ユビキチン様蛋白質修飾システムによる生体機能制御

• Project/Area Number: 14704069
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
• Principal Investigator: 千葉 智樹 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (00311423)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥28,340,000 (Direct Cost: ¥21,800,000、Indirect Cost: ¥6,540,000); Fiscal Year 2004: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2003: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2002: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
• Keywords: ユビキチン / ユビキチン様タンパク / プロテアソーム / オートファジー / ユビキチン様タンパク質 / ユビキチンリガーゼ / 品質管理

Research Abstract

ユビキチン(Ub)は標的蛋白質に共有結合して,蛋白質の分解を指令する.ごく最近Ub以外に様々なUb様(Ub-like : UBL)蛋白質が生体内に存在する事が明らかとなり,それがUbと同様にE1様酵素,E2様酵素を介して標的蛋白質に共有結合する事が明らかとなった.細胞周期やシグナル伝達そして形態形成の制御因子がこのUb/UBLシステムによって修飾されることが次々と明らかとなっているが,その生理的役割は不明であり,その解明が大きな課題となっている.私はこれまでにUBL蛋白質の一つであるNEDD8がCullinファミリータンパク質からなる多様な複合体型ユビキチンリガーゼを翻訳後修飾し,そのユビキチンリガーゼ活性を促進することを報告してきた(EMBO J.,20,4003-4012).また本修飾システムは分裂酵母ならびに哺乳動物において必須であった(EMBO J.,19,3475-3484;J.Cell Biol.,155,571-579).さらに酸化ストレス応答やDNA損傷修復に関わる因子がCullinファミリータンパク質と複合体を形成してユビキチンリガーゼとして機能することを明らかにした(Mol.Cell Biol.,24,7130-139;DNA repair in press).
真核生物ではその他に様々なUBL蛋白質が保存されており,Ub修飾系と連携して生体機能を制御していると考えられる.本研究ではさらにその他の様々なUBL修飾システムについても解析を行ない,新たなユビキチン様修飾機構Ufm1修飾系の同定と(EMBO J.,23,1977-1986),ノックアウトマウス解析を行った.また自食作用(オートファジー)に必須なUBL修飾系のコンディショナルノックアウトマウスを作製し,オートファジーはユビキチン化タンパク質の分解にも重要な役割を果たすことを明らかにした(J.Cell Biol.,in press).

Research Products

• [Journal Article] Impairment of starvation-induced and constitutive autophagy in Atg7-deficient mice. (2005)
  • Author(s): Komatsu M, Waguri S, Ueno T, Iwata J, Murata S, Tanida I, Ezaki J, Mizushima N, Ohsumi Y, Uchiyama Y, Kominami E, Tanaka K, Chiba T.
  • Journal Title: J.Cell Biol. (in press)
• [Journal Article] A novel protein-conjugating system for Ufm1, a ubiquitin-fold modifier. (2004)
  • Author(s): Komatsu M, Chiba T, Tatsumi K, Iemura S, Tanida I, Okazaki N, Ueno T, Kominami E, Natsume T, Tanaka K.
  • Journal Title: EMBO J. 23 Pages: 1977-1986
• [Journal Article] Structural basis of sugar-recognizing ubiquitin ligase. (2004)
  • Author(s): Mizushima T, Hirao T, Yoshida Y, Lee SJ, Chiba T, Iwai K, Yamaguchi Y, Kato K, Tsukihara T, Tanaka K.
  • Journal Title: Nat.Struct.Mol.Biol. 11 Pages: 365-370
• [Journal Article] Ligand-dependent switching of ubiquitin-proteasome pathways for estrogen receptor. (2004)
  • Author(s): Tateishi Y, Kawabe Y, Chiba T, Murata S, Ichikawa K, Murayama A, Tanaka K, Baba T, Kato S, Yanagisawa J.
  • Journal Title: EMBO J. 23 Pages: 4813-4823
• [Journal Article] Oxidative stress sensor Keap1 functions as an adaptor for Cul3-based E3 ligase to regulate proteasomal degradation of Nrf2. (2004)
  • Author(s): Kobayashi A, Kang MI, Okawa H, Ohtsuji M, Zenke AY, Chiba T, Igarashi K, Yamamoto M.
  • Journal Title: Mol.Cell Biol. 24 Pages: 7130-7139
• [Journal Article] Conditional knockdown of proteasomes results in cell-cycle arrest and enhanced expression of molecular chaperones Hsp70 and Hsp40 in chicken DT40 cells (2003)
  • Author(s): Tanahashi-Hori T, Tanahashi N, Tanaka K, Chiba T.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 278 Pages: 16237-16243
• [Publications] Komatsu M, Chiba T, Tatsumi K, Iemura S, Tanida I, Okazaki N, Ueno T, Kominami E, Natsume T, Tanaka K: "A novel protein-conjugating system for Ufm1, a ubiquitin-fold modifier."EMBO J.. (in press). (2004)
• [Publications] Mizushima T, Hirao T, Yoshida Y, Lee SJ, Chiba T, Iwai K, Yamaguchi Y, Kato K, Tsukihara T, Tanaka K.: "Structural basis of sugar-recognizing ubiquitin ligase."Nat.Struct.Mol.Biol.. 11. 365-370 (2004)
• [Publications] Khan MM, Nomura T, Chiba T, Tanaka K, Yoshida H, Mori K, Ishii S.: "The fusion oncoprotein PML-RAR induces endoplasmic reticulum-associated degradation of N-CoR and ER stress."J.Biol.Chem.. 279. 11814-11824 (2004)
• [Publications] Yoshida Y, Tokunaga F, Chiba T, Iwai K, Tanaka K, Tai T.: "Fbs2 is a new member of the E3 ubiquitin ligase family that recognizes sugar chains."J.Blol.Chem.. 278. 43877-43884 (2003)
• [Publications] Araki K, Kawamura M, Suzuki T, Matsuda N, Kanbe D, Ishii K, Ichikawa T, Kumanishi T, Chiba T, Tanaka K, Nawa H: "A palmitoylated RING finger ubiquitin ligase and its homologue in the brain membranes."J Neurochem.. 86. 749-762 (2003)
• [Publications] Tanahashi-Hori T., Tanahashi N., Tanaka K, Chiba T.: "Conditional knockdown of proteasomes results in cell-cycle arrest and enhanced expression of molecular chaperones Hsp70 and Hsp40 in chicken DT40 cells."J.Biol.Chem.. 278. 16237-16243 (2003)
• [Publications] Tanahashi-Hori T., Tanahashi N., Tanaka K, Chiba T.: "Conditional knockdown of proteasomes results in cell-cycle arrest and enhanced expression of molecular chaperones Hsp70 and Hsp40 in chicken DT40 cells"J.Biol.Chem.. 278(in press). (2003)
• [Publications] Yoshida Y, Chiba T, Tokunaga F, Kawasaki H, Iwai K, Suzuki T, Ito Y, Matsuoka K, Yoshida M, Tanaka K, Tai T.: "E3 ubiquitin ligase that recognizes sugar chains"Nature. 418. 438-442 (2002)
• [Publications] Park KC, Kim JH, Choi EJ, Min SW, Rhee S, Baek SH, Chung SS, Bang O, Park D, Chiba T, Tanaka K, Chung CH: "Antagonistic regulation of myogenesis by two deubiquitinating enzymes, UBP45 and UBP69"Proc Natl Acad Sci U S A.. 99. 9733-9738 (2002)
• [Publications] Yamano T, Murata S, Shimbara N, Tanaka N, Chiba T, Tanaka K, Yui K, Udono H.: "Two distinct pathways mediated by PA28 and hsp90 in major histocompatibility complex class I antigen processing"J Exp Med.. 196. 185-196 (2002)
• [Publications] Murata S, Minami Y, Minami M, Chiba T, Tanaka K.: "CHIP is a chaperone-dependent E3 ligase that ubiquitylates unfolded protein"EMBO rep.. 2. 1133-1138 (2001)
• [Publications] Tateishi K, Omata M, Tanaka K, Chiba T.: "The NEDD8 system is essential for cell cycle progression and morphogenetic pathway in mice"J.Cell Biol.. 155. 571-579 (2001)