「新生鎖の生物学」推進のための国際連携

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 15K21743
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 田口 英樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40272710)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲田 利文 東北大学, 薬学研究科, 教授 (40242812) ; 田中 元雅 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (40321781) ; 河野 憲二 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (50142005) ; 藤木 幸夫 九州大学, 生体防御医学研究所, 特任教授 (70261237)
• Project Period (FY): 2015-11-06 – 2019-03-31
• Project Status: Granted(Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥52,260,000 (Direct Cost : ¥40,200,000、Indirect Cost : ¥12,060,000); Fiscal Year 2018 : ¥14,430,000 (Direct Cost : ¥11,100,000、Indirect Cost : ¥3,330,000); Fiscal Year 2017 : ¥14,430,000 (Direct Cost : ¥11,100,000、Indirect Cost : ¥3,330,000); Fiscal Year 2016 : ¥14,430,000 (Direct Cost : ¥11,100,000、Indirect Cost : ¥3,330,000); Fiscal Year 2015 : ¥8,970,000 (Direct Cost : ¥6,900,000、Indirect Cost : ¥2,070,000)
• Keywords: 新生鎖 / 翻訳 / フォールディング / シャペロン / 品質管理 / リボソーム

Outline of Annual Research Achievements

【田口】コロラド州立大学のT. Stasevich博士との共同研究にて、生細胞内での翻訳に共役したフォールディングの直接観察に関する研究を開始した。ペンシルバニア大のEnglanderラボと水素ー重水素交換実験を行った。【稲田】翻訳伸長阻害に起因する品質管理機構RQCが作動するためには、E3ユビキチンライゲースRQT1による40Sリボソームタンパク質Rps20の特異的なユビキチン化が必須である。ミュンヘン大学のBeckmann研との共同研究により、RQT1-Ribosome中のリボソームが極めて特徴的な伸長複合体構造であることを見出した（論文投稿中）。【田中】真核生物のPUREシステムを用いて、真核生物の翻訳を１分子力学計測により実時間でモニターするための実験系を新たに構築し、翻訳実験を行った。【河野】米国UCSFのWeissman研で行ったribosome profilingのデータに関しディスカッションを行っている。【藤木】スローンケタリングがんセンター（米国）のE. Cheng博士との共同研究により、細胞死促進因子BAKのペルオキシソームへの一部局在化が、過酸化水素分解酵素カタラーゼの放出を介して抗酸化ストレス反応として作用するという世界初の細胞死制御機構を明らかにした（Hosoi et al., JCB, 2017）。また、King Faisal Specialist Hospital（サウジアラビア）のF. Alkuraya博士らとの共同研究では、網膜変性症の病因因子であるACBD5が、ペルオキシソーム内への極長鎖アシル-CoAの取り込みとβ酸化反応に必須であることを明らかにした（Yagita et al., JBC, 2017）。

Current Status of Research Progress

2 :  Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

班員によって進捗状況にばらつきがあるが、28年度にスタートした共同研究が多いこと、既に論文発表に至った共同研究もあるので「おおむね順調に進展している」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

【田口】引き続き、生細胞内での翻訳に共役したフォールディングの直接観察を行う。【稲田】RQT1によるRps20のユビキチン化依存に形成される新規複合体とRibosomeの複合体の解析を進める。またRibosome profiling法を用いたIngolia研との共同研究により、RQT1やNOT4依存のユビキチン化欠損変異体の翻訳異常を解析し、ストレス応答時に新規翻訳制御機構の解析を進める。【田中】上記のヘアピン構造をほどいていく翻訳実験の各種条件を最適化させ、真核生物の翻訳を実時間でモニターし、翻訳様式、速度やコドンの影響に関する新たな知見を得ることを目指す。【河野】XBP1u蛋白質の細胞質スプライシングを起こす前後の領域で他の領域に比べribosome profilingに特徴がないかどうかの検討を行う。またドイツのBeckman研とXBP1uの翻訳休止配列とリボソーム複合体の立体構造解析を進める。【藤木】上記BAK（E. Cheng博士）およびACBD5（F. Alkuraya博士）[何れもTail-anchored (TA)タンパク質]に関する研究をさらに発展させるとともに、shRNAライブラリー探索法（米・スタンフォード大学：M. Bassik博士）やペルオキシソーム形成素反応解析（シンガポール国立大学：G. Jedd博士）などの共同研究を推進する。

Expenditure Plan for Carryover Budget

共同研究に必要な試料の入手後、生細胞内での新生鎖伸長イメージングに必要なプラスミドを構築する。このプラスミドを培養細胞に導入して、細胞が生きたままで新生鎖が産まれるようす、さらには立体構造を形成するようすを可視化する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ミュンヘン大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ジュネーブ大学(スイス)
• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学バークレー校/スタンフォード大学/ハーバード大学(アメリカ)
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(イギリス)
• [Int'l Joint Research] キング・ファイサル専門病院(サウジアラビア)
• [Int'l Joint Research] UCSF/UCバークレー/スタンフォード大学(アメリカ合衆国)
• [Int'l Joint Research] ハイデルベルク大学/ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン/マックスプランク研究所(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ヘルシンキ大学(フィンランド)
• [Journal Article] Deficiency of a retinal dystrophy protein, acyl-CoA binding domain-containing 5 (ACBD5), impairs peroxisomal β-oxidation of very-long-chain fatty acids. (2017)
  • Author(s): Yagita, Y., Shinohara, K., Liu, Y., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume : 292 Pages : 691-705
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The VDAC2-BAK axis regulates peroxisomal membrane permeability. (2017)
  • Author(s): Hosoi, K., Miyata, N., Mukai, S., Furuki, S., Okumoto, K., Cheng, E. H., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: J. Cell Biol. Volume : 216 Pages : 709-722
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Defective ATG16L1-mediated removal of IRE1α drives Crohn’s disease-like ileitis. (2017)
  • Author(s): Tschurtschenthaler, M., Adolph, T.E., Ashcroft, J.W., Niederreiter, L., Bharti, R., Saveljeva, S., Bhattacharyya, J., Flak, M.B., Shih, D.Q., Fuhler, G.M., Parkes, M., Kohno, K., Iwawaki, T., van der Woude, C.J., Harding, H., Smith, Peppelenbosch, M.P., Targan, S.R., Ron, D., Rosenstiel, P., Blumberg, R.S., Kaser, A.
  • Journal Title: J. Exp. Med. Volume : 214 Pages : 401-422
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Integrated in vivo and in vitro nascent chain profiling reveals widespread translational pausing. (2016)
  • Author(s): Chadani Y, Niwa T, Chiba S, Taguchi, H., Ito K.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA. Volume : 113
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Core components of peroxisomal membrane translocator of matrix proteins (2017)
  • Author(s): Yukio Fujiki, Yuko Kawamura,and Shigehiko Tamura
  • Organizer: EMBO Conference: Protein translocation and cellular homeostasis
  • Place of Presentation: Hotel Valamar Lacroma (Dubrovnik, Croatia)
  • Year and Date: 2017-03-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Bidirectional conversion of chaperonin dependency in the obligate chaperonin substrates (2017)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: IPR Seminar/RIKEN Symposium/MEXT Nascent Chain Biology "New Frontiers in Protein Misfolding and Aggregation"
  • Place of Presentation: 大阪大学 蛋白質研究所（吹田市）
  • Year and Date: 2017-01-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Conversion of a chaperonin GroEL-independent protein into an obligate substrate, and vice versa (2016)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: The Third International Symposium on Protein Folding and Dynamics
  • Place of Presentation: National Centre for Biological Sciences(NCBS)（Bangalore, India）
  • Year and Date: 2016-11-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Peroxisome Homeostasis, Dysfunctions, and Disorders (2016)
  • Author(s): Yukio Fujiki
  • Organizer: The 1st INTERNATIONAL PLASMALOGEN SYMPOSIUM
  • Place of Presentation: Centennial Hall Kyushu University School of Medicine（Fukuoka）
  • Year and Date: 2016-11-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Global analysis of yeast protein aggregations using a reconstituted cell-free translation system. (2016)
  • Author(s): 田口 英樹
  • Organizer: 第14回 酵母国際会議（The 14th International Congress on Yeasts; ICY14）
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（淡路市）
  • Year and Date: 2016-09-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanism of nascent-chain quality control using a reconstituted cell-free translation system of Escherichia coli (2016)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: 新生鎖の生物学 国際シンポジウムNascent Chain Biology
  • Place of Presentation: 富士レークホテル（河口湖）
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Autonomous translational pausing is required for XBP1u mRNA recruitment to the ER via the SRP pathway (2016)
  • Author(s): Satoshi Kanda, Kota Yanagitani, and Kenji Kohno
  • Organizer: International Meeting; Nascent Chain Biology
  • Place of Presentation: Fuji Lake Hotel （山梨県富士河口湖町）
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ultrastructure and molecular mechanism of Ring-shaped Supramolecular Nanomachinery for Peroxisome Division Revealed by Single Organelle EM Analysis (2016)
  • Author(s): Yuuta Imoto, Yuichi Abe, Masaki Yoshida, Masanori Honsho, Kanji Okumoto, Mio Ohnuma, Haruko Kuroiwa,Tsuneyoshi Kuroiwa, and Yukio Fujiki
  • Organizer: 1st Cyanidioschyzon merolae Symposium
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Year and Date: 2016-07-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ribosome-associated quality control(RQC)requires the ubiquitylation of the ribosomal protein uS10 and novel RQC-triggering factors (2016)
  • Author(s): 稲田 利文
  • Organizer: RNA2016
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都市）
  • Year and Date: 2016-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Integrated in vivo and in vitro nascent chain profiling reveals widespread translational pausing (2016)
  • Author(s): 田口 英樹
  • Organizer: RNA2016 satellite-symposium
  • Place of Presentation: 京都大学 稲盛ホール（京都市）
  • Year and Date: 2016-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オルガネラ恒常性とその障害の分子基盤 (2016)
  • Author(s): 藤木幸夫
  • Organizer: H28年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2016-05-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Integrated in vivo and in vitro nascent chain profiling reveals widespread translational pausing (2016)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Protein Homeostasis in Health & Disease"
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory（New York, USA）
  • Year and Date: 2016-04-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Autonomous translational pausing is required for ER targeting and cytoplasmic splicing of XBP1u mRNA (2016)
  • Author(s): Kenji Kohno
  • Organizer: NAIST International Workshop "New era of pre-mRNA splicing world"
  • Place of Presentation: NAIST, (Ikoma, Japan)
  • Year and Date: 2016-03-14
  • Invited
• [Book] Analysis of plasmalogen synthesis in cultured cells In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • Author(s): Honsho, M, and Fujiki, Y
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Springer, Humana Press, New York, USA
• [Book] Experimental systems to study yeast pexophagy In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • Author(s): Yamashita, S, Oku, M, Sakai, Y, and Fujiki, Y
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Springer, Humana Press, New York, USA
• [Book] In vitro PMP import analysis using cell-free synthesized PMP and isolated peroxisomes In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • Author(s): Liu,Y, Honsho, M, and Fujiki, Y
  • Total Pages: 6
  • Publisher: Springer, Humana Press, New York, USA
• [Book] Generation of peroxisome-deficient somatic animal cell mutants In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • Author(s): Okumoto, K, and Fujiki, Y
  • Total Pages: 9
  • Publisher: Springer, Humana Press, New York, USA
• [Book] Peroxisomal membrane and matrix protein import using a semi-intact mammalian cell system In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • Author(s): Okumoto, K, Honsho, M, Liu, Y, and Fujiki, Y
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Springer, Humana Press, New York, USA
• [Book] Assessing pexophagy in mammalian cells In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • Author(s): Yamashita, S, and Fujiki, Y
  • Total Pages: 6
  • Publisher: Springer, Humana Press, New York, USA
• [Book] Blue-Native PAGE: Applications to study on peroxisome biogenesis In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • Author(s): Okumoto, K, Tamura, S, and Fujiki, Y
  • Total Pages: 9
  • Publisher: Springer, Humana Press, New York, USA
• [Book] 別冊・医学のあゆみ ストレスシグナルと疾患―細胞恒常性維持機構の破綻と病態 『ペルオキシソーム形成異常と疾患』 (2016)
  • Author(s): 藤木幸夫, 奥本寛治, 本庄雅則
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社