翻訳後修飾によるＮＦーｋＢ活性化シグナルの制御機構と疾患発症との関連

• Project Area: Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
• Project/Area Number: 22117002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井上 純一郎 The University of Tokyo, 医科学研究所, 教授 (70176428)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾山 大明 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (30422398)
• Project Fiscal Year: 2010-06-23 – 2015-03-31(Estimated)
• Project Status: Completed(Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥310,700,000 (Direct Cost : ¥239,000,000、Indirect Cost : ¥71,700,000); Fiscal Year 2014 : ¥50,180,000 (Direct Cost : ¥38,600,000、Indirect Cost : ¥11,580,000); Fiscal Year 2013 : ¥56,680,000 (Direct Cost : ¥43,600,000、Indirect Cost : ¥13,080,000); Fiscal Year 2012 : ¥54,080,000 (Direct Cost : ¥41,600,000、Indirect Cost : ¥12,480,000); Fiscal Year 2011 : ¥56,550,000 (Direct Cost : ¥43,500,000、Indirect Cost : ¥13,050,000); Fiscal Year 2010 : ¥93,210,000 (Direct Cost : ¥71,700,000、Indirect Cost : ¥21,510,000)
• Keywords: ユビキチン / シグナル伝達 / 構造生物学 / 数理モデル / 質量分析 / 疾患

Research Abstract

１）p47のコンディショナルノックアウトマウスを作成した。骨髄細胞をM-CSFおよびRANKL刺激により破骨細胞分化を誘導したところp47欠損により分化が抑制された。２）前年度までにTax 存在下にIKK複合体に結合し、サイトカインによるNF-κB活性化には影響を与えずTaxによるNF-κB活性化のみを促進するタンパク質を見出した。このタンパク質は、TaxとIKK複合体との結合を促進する機能を持つことが明らかになった。また、TaxによるIKK活性化には、K63型ユビキチン鎖の形成が必須であるが十分ではないことが明らかになった。３）E3酵素として機能するcIAP1がユビキチン編集酵素であるA20と結合することを明らかにした。さらにA20がTRAF2とTRAF3の相互作用を阻害することでcIAPによるNIKの恒常的な分解が抑制し非古典的経路の活性化を促進することが明らかになった。４）Basal型乳癌細胞株においてNF-κBの活性化が、がん幹細胞分画の顕著な増大を誘導することをこれまでに明らかにした。今年度は臨床検体の遺伝子発現データベースを用いてBasal型乳癌でNF-κB標的遺伝子の高発現、JAG1とNF-κB標的遺伝子の発現相関、JAG1高発現患者における高頻度の転移等を示唆する結果を得た。即ち、モデルが臨床検体においても当てはまることを強く示唆する結果が得られた。５）K63型ユビキチン鎖に結合するペプチドを合成し、そのペプチドを共有結合させたアフィニティーカラムを用いて細胞破壊液からユビキチン化タンパク質分画を得た。６）LTbRの刺激によりRelBの核内濃度が約90分の周期で振動することを見出したが、この振動はレプトマイシンで阻害されることからCRM１を介したタンパク質の核外輸送が関与していることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

TaxによるIKK活性化には、K63型ユビキチン鎖の形成が必須であるがそれだけでは不十分であること、そしてNF-κBの非古典的経路の活性化にE3酵素であるcIAP1がユビキチン編集酵素であるA20と結合することが関与していることを発見したのは大きな成果であり、ほぼ順調に目的を達成できたことを示している。さらに疾患との関連では、細胞株の解析から見出した乳癌幹細胞の維持におけるNF-κB活性化の役割が、臨床検体の遺伝子発現解析から実際のがんでも当てはまることを強く示唆できたことはこの分野の進展に大きく貢献したと考えている。

Research Output

• [Journal Article] Cell growth control by stable Rbg2/Gir2 complex formation under amino acid starvation. (2013)
  • Author(s): Ishikawa, K
  • Journal Title: Genes Cells Volume : 18 Pages : 859-872
  • DOI: 10.1111/gtc.12082.
• [Journal Article] NF-κB non-cell-autonomously regulates cancer stem cell populations in the basal-like breast cancer subtype. (2013)
  • Author(s): Yamamoto, M
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume : 4 Pages : 2299
  • DOI: 10.1038/ncomms3299.
• [Journal Article] Involvement of A20 in the molecular switch that activates the non-canonical NF-κB pathway. (2013)
  • Author(s): Yamaguchi, N
  • Journal Title: Sci. Rep Volume : 3 Pages : 2568
  • DOI: 10.1038/srep02568
• [Journal Article] The Shigella flexneri effector OspI deamidates UBC13 to dampen the inflammatory response (2012)
  • Author(s): Sanada, T.
  • Journal Title: Nature Volume : 483 Pages : 623-626
  • DOI: 10.1038/nature10894
• [Journal Article] Identification and characterization of anti-osteoclastogenic peptides derived from the cytoplasmic tail of RANK (2012)
  • Author(s): Taguchi, Y.
  • Journal Title: J.Bone Miner.Metab. Volume : (in press)
• [Journal Article] ErbB/NF-kB signaling controls mammosphere formation in human breast cancer (2012)
  • Author(s): Hinohara, K.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA Volume : (in press)
  • DOI: 10.1073/pnas.1113271109
• [Journal Article] TRAF6 directs commitment to regulatory T cells in thymocytes (2011)
  • Author(s): Shimo.Y
  • Journal Title: Genes Cells Volume : 16 Pages : 437-447
• [Journal Article] Lymphotoxin Signal Promotes Thymic Organogenesis by Eliciting RANK Expression in the Embryonic Thymic Stroma. (2011)
  • Author(s): Mouri.Y
  • Journal Title: J.Immunol. Volume : (In press)(掲載確定)
• [Journal Article] RANK signaling induces interferon-stimulated genes in the fetal thymic stroma. (2011)
  • Author(s): Ohshima.D
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume : (in press)(掲載確定)
• [Journal Article] RANK signaling induces interferon-stimulated genes in the fetal thymic stroma (2011)
  • Author(s): Ohshima, D.
  • Journal Title: Bioche.Biophys.Res.Commun. Volume : 408 Pages : 530-536
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.04.049
• [Journal Article] Activation of the IkB kinase complex by HTLV-1 Tax requires cytosolic factors involved in Tax-induced polyubiquitination (2011)
  • Author(s): Shibata, Y.
  • Journal Title: J.Biochem. Volume : 150 Pages : 679-686
  • DOI: 10.1093/jb/mvr106
• [Journal Article] Splenic extramedullary hemopoiesis caused by a dysfunctional mutation in the NF-kB inducing kinase gene (2011)
  • Author(s): Shinzawa, M.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume : 414 Pages : 773-778
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.10.001
• [Journal Article] Identification of interleukin-1 receptor-associated kinase 1 as acritical component that induces post-transcriptional activation of IκB-ζ (2011)
  • Author(s): Ohba, T.
  • Journal Title: FEBS J Volume : 279 Pages : 211-222
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2011.08416.x
• [Journal Article] Epigenetic alteration of the NF-κB inducing kinase (NIK) gene is involved in enhanced NIK expression in basal-like breast cancer. (2010)
  • Author(s): Yamamoto.M
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume : 101 Pages : 2391-2397
• [Journal Article] Identification of BCAP-L as a negative regulator of the TLR signaling-induced production of IL-6 and IL-10 in macrophages by tyrosine phosphoproteomics. (2010)
  • Author(s): Matsumura.T
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume : 400 Pages : 265-270
• [Journal Article] TRAF6 negatively regulates the Jak1-Erk pathway in interleukin-2 signaling. (2010)
  • Author(s): Motegi.H
  • Journal Title: Genes Cells Volume : 16 Pages : 179-189
• [Presentation] lB-venus knock-in mice as a powerful tool of studying dynamic regulation of the non-canonical NF-kB activation (2014)
  • Author(s): 関 崇生
  • Organizer: lB-venus knock-in mice as a powerful tool of studying dynamic regulation of the non-canonical NF-kB activation
  • Place of Presentation: キーストンリゾート アメリカ コロラド
  • Year and Date: 20140223-20140228
• [Presentation] Identification and analysis of a novel regulatory factor involved in HTLV-1 Tax-induced IKK activation (2014)
  • Author(s): 柴田 佑里
  • Organizer: lB-venus knock-in mice as a powerful tool of studying dynamic regulation of the non-canonical NF-kB activation
  • Place of Presentation: キーストンリゾート アメリカ コロラド
  • Year and Date: 20140223-20140228
• [Presentation] A Proteomic Approach to Identify Novel Factors Involved in the STING-mediated Cytosolic Viral DNA Sensing (2014)
  • Author(s): 山本 真実
  • Organizer: Asian-African Research Forum on Emerging and Reemerging Infection
  • Place of Presentation: 仙台インターナショナルセンター
  • Year and Date: 20140120-20140122
• [Presentation] 受容体RANKのRANKL刺激依存的な細胞内取り込みとその破骨細胞分化における役割 (2013)
  • Author(s): 田口 祐
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] HTLV-1 TaxによるIKK複合体活性化に必要な新規タンパク質の同定と解析 (2013)
  • Author(s): 柴田 佑里
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] 初代培養乳腺上皮細胞を用いた3次元培養法の確立とその発がん機構解析への応用 (2013)
  • Author(s): 山本 瑞生
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] Molecular mechanisms of osteoclastogenic signal (2013)
  • Author(s): 井上 純一郎
  • Organizer: 3rdGDRI French Japanese Cancer Meeting
  • Place of Presentation: フランス トゥールーズ
  • Year and Date: 20131120-20131123
• [Presentation] HTLV-1 TaxによるIKK複合体活性化に必要な新規タンパク質の同定と解析 (2013)
  • Author(s): 柴田 佑里
  • Organizer: 第72回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20131003-20131005
• [Presentation] 受容体RANKの機能領域HCRによるRANKの細胞内取り込みとその破骨細胞分化への関与 (2013)
  • Author(s): 田口 祐
  • Organizer: 第72回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20131003-20131005
• [Presentation] 核と細胞質の間で振動する転写因子NF-κBの活性制御 (2013)
  • Author(s): 井上 純一郎
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] 翻訳後修飾によるNF-κB活性化シグナルの制御と疾患発症との関連 (2013)
  • Author(s): 井上 純一郎
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: ウインクあいち
  • Year and Date: 20130619-20130621
• [Presentation] RANK Harbors the Specific Cytoplasmic Domain that Regulates Osteoclastogenic Signaling and Its Subcellular Localization (2013)
  • Author(s): 田口 祐
  • Organizer: 2nd Joint Meeting of the International Bone and Mineral Society and The Japanese Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 20130528-20130601
• [Presentation] Genetic Screening of Novel Negative Regulators in Osteoclast Differentation (2013)
  • Author(s): 白井 福寿
  • Organizer: RANK Harbors the Specific Cytoplasmic Domain that Regulates Osteoclastogenic Signaling and Its Subcellular Localization
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 20130528-20130601
• [Presentation] Identification of Proteins Binding to the Unique Domain in RANK Required to Establish Osteoclastogenic Signals (2013)
  • Author(s): 津村 和明
  • Organizer: RANK Harbors the Specific Cytoplasmic Domain that Regulates Osteoclastogenic Signaling and Its Subcellular Localization
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 20130528-20130601
• [Presentation] Identification and characterization of a novel inhibitory factor in NF-kB activation pathway (2012)
  • Author(s): Yuri Shibata
  • Organizer: 2012 KEYSTONE SYMPOSIA
  • Place of Presentation: Whistler Conference Centre Canada
  • Year and Date: 20120318-20120323
• [Presentation] Functional analysis of clAP1/2 in RANK signaling in osteoclast precursor cells (2012)
  • Author(s): Noritaka Yamaguchi
  • Organizer: 2012 KEYSTONE SYMPOSIA
  • Place of Presentation: Whistler Conference Centre Canada
  • Year and Date: 20120318-20120323
• [Presentation] Paracrine role of transcription factor NF-kB in maintenance of breast cancer tumor intiating cells (2012)
  • Author(s): Mizuki Yamamoto
  • Organizer: 2012 KEYSTONE SYMPOSIA
  • Place of Presentation: Whistler Conference Centre Canada
  • Year and Date: 20120318-20120323
• [Presentation] Critical roles of NF-kB activation in breast cancer development (2012)
  • Author(s): Jun-ichiro Inoue
  • Organizer: TGF-β Family : Signal Nwtwork in Biological Functions
  • Place of Presentation: University of Tokyo, Koshiba Hall
  • Year and Date: 20120123-20120124
• [Presentation] Identification of p47 as a negative regulator of NF-kB (2011)
  • Author(s): Jun-ichiro Inoue
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111127-20111129
• [Presentation] Functional analysis of clAPs in RANK signaling in osteoclast precursor cells (2011)
  • Author(s): Noritaka Yamaguchi
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111127-20111129
• [Presentation] Oscillation of non-canonical NF-kB activation pathway (2011)
  • Author(s): Takao Seki
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111127-20111129
• [Presentation] 転写因子NF-kBによる乳癌細胞の増殖・維持機構の解析 (2011)
  • Author(s): 山本瑞生
  • Organizer: 第70回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 20111003-20111005
• [Presentation] 悪性乳癌における、造腫瘍能促進に関与する新規NF-kB標的遺伝子の解析 (2011)
  • Author(s): 呉羽拓
  • Organizer: 第70回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 20111003-20111005
• [Presentation] 破骨前駆細胞のRANKシグナルにおけるclAPタンパク質の機能解析 (2011)
  • Author(s): 山口憲孝
  • Organizer: 第70回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 20111003-20111005
• [Presentation] Heregulin-B1/ErbB受容体シグナルはNF-kBを介して乳癌幹細胞の自己複製能を制御する (2011)
  • Author(s): 日野原邦彦
  • Organizer: 第70回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 20111003-20111005
• [Presentation] RANK由来破骨細胞分化抑制ペプチドの同定とその作用機構の解明 (2011)
  • Author(s): 田口祐
  • Organizer: 第29回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 20110728-20110730
• [Presentation] Identification of a novel inhibitory factor in NF-kB activation pathway (2011)
  • Author(s): Yuri Shibata
  • Organizer: TNF2011 13th International TNF Conference
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台
  • Year and Date: 20110515-20110518
• [Presentation] A unique cytoplasmic domain in RANK induces long-term signaling required for osteoclastogenesis (2011)
  • Author(s): Yuu Taguchi
  • Organizer: TNF2011 13th International TNF Conference
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台
  • Year and Date: 20110515-20110518
• [Presentation] Lymphotoxin signal promotes thymic organogenesis by eliciting RANK expression in the embryonic thymic stroma (2011)
  • Author(s): Yasuhiro Mouri
  • Organizer: TNF2011 13th International TNF Conference
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台
  • Year and Date: 20110515-20110518
• [Presentation] Roles of TNF receptor family members on development of thymic microenvironment required for immunological self-tolerance (2011)
  • Author(s): Taishin Akiyama
  • Organizer: TNF2011 13th International TNF Conference
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台
  • Year and Date: 20110515-20110518
• [Presentation] Epigenetic Alteration of the NIK Gene is Involved in Enhanced NIK Expression in Basal-like Breast Cancer (2011)
  • Author(s): Jun-Ichiro Inoue Ph.D.
  • Organizer: Cincinnati Cancer Symposium Series
  • Place of Presentation: Cincinnati, Ohio The Westin Hotel USA
  • Year and Date: 20110502-20110504
• [Presentation] Screening of novel NF-kB target genes in breast cancer cells (2011)
  • Author(s): Taku Ito-Kureha
  • Organizer: KEYSTONE SYMPOSIA "Stem Cells, Cancer and Metastasis"
  • Place of Presentation: アメリカ コロラド州Keystone Resort
  • Year and Date: 20110306-20110311
• [Presentation] Paracrine role oftranscription factor NF-kB in generating breast cancer tumor initiating cells (2011)
  • Author(s): Mizuki Yamamoto
  • Organizer: KEYSTONE SYMPOSIA "Stem Cells, Cancer and Metastasis"
  • Place of Presentation: アメリカ コロラド州Keystone Resort
  • Year and Date: 20110306-20110311
• [Presentation] 乳癌における新規NF-kB標的遺伝子の探索 (2010)
  • Author(s): 伊藤拓
  • Organizer: 第69回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 20100922-20100924
• [Presentation] 乳癌源細胞における転写因子NF-kB活性化の役割 (2010)
  • Author(s): 山本瑞生
  • Organizer: 第69回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 20100922-20100924
• [Presentation] Differential regulation of Lywsine 63-linked polyubiquitination catalyzed TRAF6 in IL-1 signaling (2010)
  • Author(s): J.Gohda
  • Organizer: 14th International Congress of Immunology
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル
  • Year and Date: 2010-08-26
• [Presentation] ポリユビキチン化を介した転写因子NF-κBの活性制御機構と疾患発症への関与
  • Author(s): 井上 純一郎
  • Organizer: 日本生化学会関東支部例会
  • Place of Presentation: 山梨大学
• [Presentation] 転写因子NF-kBの活性制御機構とその破綻によるがんの悪性化
  • Author(s): 井上 純一郎
  • Organizer: 愛媛大学プロテオサイエンスセンター 第1回学術シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛媛大学
• [Presentation] ショットガンプロテオミクスが解き明かす高解像度シグナル伝達ダイナミクス
  • Author(s): 尾山 大明
  • Organizer: 第86回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Remarks]
  • URL: http://shushoku-signal.com/
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/BunshiHatsugan/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://shushoku-signal.com/
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/BunshiHatsugan/index.html
• [Remarks] 新学術領域研究「修飾シグナル病」
  • URL: http://shushoku-signal.com/index.html
• [Remarks] 東京大学医科学研究所 癌細胞増殖部門 分子発癌分野
  • URL: http://www.traf6.com