新生鎖テイルアンカー型タンパク質（TA）の輸送・膜挿入と品質管理

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 26116007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 藤木 幸夫 九州大学, 生体防御医学研究所, 特任教授 (70261237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 茂彦 九州大学, 基幹教育院, 教授 (90236753)
• Project Fiscal Year: 2014-07-10 – 2019-03-31
• Project Status: Granted(Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥71,240,000 (Direct Cost : ¥54,800,000、Indirect Cost : ¥16,440,000); Fiscal Year 2016 : ¥18,980,000 (Direct Cost : ¥14,600,000、Indirect Cost : ¥4,380,000); Fiscal Year 2015 : ¥18,850,000 (Direct Cost : ¥14,500,000、Indirect Cost : ¥4,350,000); Fiscal Year 2014 : ¥33,410,000 (Direct Cost : ¥25,700,000、Indirect Cost : ¥7,710,000)
• Keywords: 新生鎖 / テイルアンカー型タンパク質 / オルガネラ選別輸送 / 膜挿入機構 / 品質管理機構 / オルガネラ / 機能発現制御 / 蛋白質 / 脂質 / 脳神経疾患

Outline of Annual Research Achievements

　分子内C末端に1つ存在する膜貫通領域により脂質膜にアンカーされるテイルアンカー型タンパク質(TA) は、リボゾームで翻訳された後サイトゾルを介して直接各オルガネラ標的膜へ輸送される。最近の研究により、TAの翻訳後輸送はその局在先によって異なる分子機構を必要とし、TA の運命決定はより上流のリボソームでの新生鎖翻訳段階において品質管理を含めた形で実行されることが示されつつある。しかし、その実態は不明であり喫緊の課題として、本研究では、TAをモデルとした新生鎖の運命決定機構の分子メカニズムの解明を目的とする。
　H26年度はC末膜貫通ドメインに含まれる局在化シグナルの認識および翻訳速度の調節などの解析の基盤となる実験系の構築を試み、無細胞翻訳系と中性条件下でのSDS-PAGEの組み合わせることで翻訳途上の新生鎖TAの検出が可能となった。また、小胞体局在性TAやペルオキシソーム局在性TAのC末膜貫通領域に疎水性度の変化などを導入した種々のモデルTAを作製し、上記無細胞翻訳系により解析を行ったところ、あるペルオキシソーム局在性TAの翻訳速度が遅延していることを強く示唆する結果を得た。小胞体局在性TAは、翻訳後TRC複合体を介してその標的化因子であるTRC40へ受け渡され、小胞体へ標的化されることが見出されている。In vivoの解析により、ペルオキシソーム局在性TAがBag6を含むTRC複合体による認識を回避して標的化因子であるPex19pと結合することが明らかになりつつある。

Current Status of Research Progress

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

Reason

　新生鎖TAの運命決定機構の分子メカニズムを解明するための基盤となる、新生鎖TAの翻訳速度解析実験系を構築できた。さらなる条件検討を重ね、本解析系の高感度化や簡略化を進めることにより、様々な翻訳速度や運命決定に関与する候補タンパク質因子群の検討が可能とすべく改善を行っている。また、小胞体局在性TAの輸送に関わるTRC複合体の構成因子など研究材料の調整と整備も進んでいる。

Research Output

• [Journal Article] The peroxin Pex14p is the key component for coordinated autophagic degradation of mammalian peroxisomes by direct binding to LC3-II (2015)
  • Author(s): Jiang, L., Hara-Kuge, S., Yamashita, S., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: Genes to Cells Volume : 20 Pages : 36-49
  • DOI: 10.1111/gtc.12198
• [Journal Article] Pex11p mediates peroxisomal proliferation by promoting deformation of the lipid membrane (2015)
  • Author(s): Yoshida, Y., Niwa, H., Honsho, M., Itoyama, A., and *Fujiki,Y.
  • Journal Title: Biology Open Volume : ― Pages : in press
  • DOI: in press
• [Journal Article] Molecular complex coordinating peroxisome morphogenesis (2014)
  • Author(s): *Fujiki, Y., Itoyama, A., Abe, Y., and Honsho, M.
  • Journal Title: In: Brocard, C. and Hartig, A. (eds) Molecular machines involved in peroxisome biogenesis and maintenance, Springer-Verlag, Wien, Austria Volume : ― Pages : 391-401
  • DOI: 10.1007/978-3-7091-1788-0
• [Journal Article] Very-long-chain polyunsaturated fatty acids accumulate in phosphatidylcholine of fibroblasts from patients with Zellweger syndrome and acyl-CoA oxidase1 deficiency (2014)
  • Author(s): Abe, Y., Honsho, M., Nakanishi, H., Taguchi, R., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids Volume : 1841 Pages : 610-619
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2014.01.001
• [Journal Article] Distinct modes of ubiquitination of peroxisome-targeting signal type 1 (PTS1)-receptor Pex5p regulate PTS1 protein import (2014)
  • Author(s): Okumoto, K., Noda, H., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume : 289 Pages : 14089-14108
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.527937
• [Journal Article] Mild reduction of plasmalogens causes rhizomelic chondrodysplasia punctata: Functional characterization of a novel mutation (2014)
  • Author(s): Noguchi, M., Honsho, M., Abe, Y., Toyama, R., Niwa, H., Sato, Y., Ghaedi, K., Rahmanifar, A., Shafeghati, Y., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume : 59 Pages : 387-392
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.39
• [Journal Article] The membrane peroxin PEX3 induces peroxisome-ubiquitination-linked pexophagy (2014)
  • Author(s): Yamashita, S., Abe, K., Tatemichi, Y., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: Autophagy Volume : 10 Pages : 1549-1564
  • DOI: 10.4161/auto.29329
• [Journal Article] Peroxisome biogenesis in mammalian cells (2014)
  • Author(s): *Fujiki, Y., Okumoto, K., Mukai, S., Honsho, M., and Tamura, S.
  • Journal Title: Frontiers in Physiology Volume : 5 Pages : Article 367
  • DOI: 10.3389/fphys.2014.00307
• [Journal Article] Cul4A-DDB1-Rbx1 E3 ligase controls the quality of the PTS2 receptor Pex7p (2014)
  • Author(s): Miyauchi-Nanri, Y., Mukai, S., Kuroda, K., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: Biochemical Journal Volume : 463 Pages : 65-74
  • DOI: 10.1042/BJ20130861
• [Journal Article] AAA peroxins and their recruiter Pex26p modulate the interactions of peroxins involved in peroxisomal protein import (2014)
  • Author(s): Tamura, S., Matsumoto, N., Takeba, R., and *Fujiki, Y.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume : 289 Pages : 24336-24346
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.588038
• [Presentation] Mechanistic insight into peroxisomal protein import (2015)
  • Author(s): Shigehiko Tamura, Kanji Okumoto, Naomi Matsumoto,Yuri Shirahama, Ryota Takeba, and Yukio Fujiki
  • Organizer: EMBO Conference: Mechanisms and regulation of protein translocation
  • Place of Presentation: Hotel Valamar Lacroma,Dubrovnik, Croatia
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-25
• [Presentation] The role of peroxisomes in lipid metabolism (2015)
  • Author(s): Yukio Fujiki, Yuichi Abe and Masanori Honsho
  • Organizer: This 6th international conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators (PLM2015)
  • Place of Presentation: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
• [Presentation] ペルオキシソーム局在型Miro1バリアントの同定とその機能解析 (2014)
  • Author(s): 奥本寛治、小野立晃、下村紋子、外山隆介、藤木幸夫
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] D-アミノ酸酸化酵素（DAO)の細胞内局在異常による細胞毒性 (2014)
  • Author(s): 福留久美子、阿部雄一、本庄雅則、藤木幸夫
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Molecular complex coordinating peroxisome morphogenesis in mammalian cells (2014)
  • Author(s): Yukio Fujiki, Akinori Itoyama, Yuichi Abe, and Masanori Honsho
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 新生鎖テイルアンカー型タンパク質の運命決定・膜局在化機構 (2014)
  • Author(s): 八木田悠一、劉玉瓊、奥本寛治、藤木幸夫
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] エーテルリン脂質プラスマローゲン依存的なコレステロールの生合成 (2014)
  • Author(s): 本庄雅則, 藤木幸夫
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] PEX14欠損マウスにおける大脳皮質の形態とリン脂質の解析 (2014)
  • Author(s): 阿部雄一、伊藤竜太、中山啓子、丸谷寿裕、本庄雅則、藤谷昌司、山下俊英、中山敬一、藤木幸夫
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] ペルオキシソーム膜透過装置複合体の同定とマトリックスタンパク質輸送の分子メカニズム解明 (2014)
  • Author(s): 小川智大、田村茂彦、藤木幸夫
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] The peroxin Pex14p is the key component for coordinating autophagic degradation of mammalian peroxisomes by directly binding to LC3-II (2014)
  • Author(s): Li Jiang, Sayuri Kuge, Shun-ichi Yamashita, Yukio Fujiki
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Book] Encyclopedia of Life Sciences: Protein Import into Peroxisomes: the principles and methods of studying (version 2.0). (2015)
  • Author(s): *Fujiki, Y., Okumoto, K., and Honsho, M.
  • Total Pages: in press
  • Publisher: John Wiley & Sons, Chichester, UK