寿命制御におけるアルギニンメチル化-リン酸化クロストーク機能の解明

• 研究課題/領域番号: 10J00386
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 高橋 悠太 筑波大学, 生命環境系, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: アルギニンメチル化 / リン酸化 / 修飾間クロストーク

研究概要

転写因子DAF-16は、線虫における重要な寿命制御因子であり、DAF-16による転写活性化は線虫の寿命延長を引き起こす。また、DAF-16はインスリンシグナル伝達系路の下流キナーゼAktからリン酸化を受けることにより、その転写活性化能が抑制される。私は、アルギニンメチル化修飾がDAF-16のリン酸化を阻害し、機能を亢進させるという仮説をたて、実験を遂行してきた。
まず、寿命を指標にした遺伝学的解析の結果は、PRMT-1がDAF-16の機能亢進を介して、寿命延長に寄与するということを示した。
次に、私は生化学的な手法を用いて、PRMT-1によるDAF-16の機能亢進メカニズムを解析した。その結果、以下のことを明らかにした。
(1)PRMT-1はDAF-16のAKTリン酸化認識配列(RxRxxS/T)内のアルギニン残基をメチル化した。
(2)PRMT-1によるDAF-16メチル化は、DAF-16の機能を抑制するAKTリン酸化を阻害した。
(3)PRMT-1は、DAF-16の標的遺伝子の発現を亢進させた。
これらの結果から、PRMT-1によるメチル化は、DAF-16のリン酸化を阻害することで、DAF-16の転写活性化能の亢進を引き起こし、線虫の寿命延長に寄与していることが明らかになった。
私は寿命を指標にした遺伝学的解析と生化学的な手法を両方用いることにより、アルギニンメチル化とAktリン酸化の修飾間クロストークが、寿命延長に寄与していることを初めて示した。

研究成果

• [雑誌論文] Asymmetric arginine dimethylation determines life span in C.elegans by regulating forkhead transcription factor DAF-16 (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y., Daitoku H., Hirota K., Tamiya H., Yokoyama A., Kako K., Nagashima Y., Nakamura A., Shimada T., Watanabe S., Yamagata K., Yasuda K., Ishii N., Fukamizu A.
  • 雑誌名: Cell Metabolism 巻: 13 号: 5 ページ: 505-516
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2011.03.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] The C. elegans PRMT-3 possesses a type III protein arginine methyltransferase activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuta Takahashi, Hiroaki Daitoku, Atsuko Yokoyama, Kimihiro Nakayama, Jun-Dal Kim, Akiyoshi Fukamizu
  • 雑誌名: Journal of Receptors and Signal Transduction 巻: 31 ページ: 168-172
  • 査読あり
• [学会発表] C.elegansにおけるアルギニンメチル化酵素PRMT-1の寿命制御機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋悠太
  • 学会等名: 心血管代謝内分泌学会学術総会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンタービル、大阪
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] Asymmetric arginine dimethylation determines life span in C.elegans by regulating forkhead transcription factor DAF-16 (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuta Takahashi
  • 学会等名: 18th C.elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angeles、カリフォルニア州、USA
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] C.elegansにおけるアルギニンメチル化酵素PRMT-1の寿命制御機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋悠太、大徳浩照、廣田恵子、安田佳代、石井直明、深水昭吉
  • 学会等名: 第5回炎症・脂質代謝・メタボリサーチフォーラム
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2011-02-12
• [学会発表] Arginine methylation controls lifespan in C.elegans (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuta Takahashi, Hiroaki Daitoku, Kazuyuki Yamagata, Keiko Hirota, Kayo Yasuda, Naoaki Ishii, Akiyoshi Fukamizu
  • 学会等名: 4^<th> East Asia C.elegans Meeting
  • 発表場所: 青少年オリンピックセンター、東京
  • 年月日: 2010-07-12
• [学会発表] Arginine methylation controls lifespan in C.elegans (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuta Takahashi, Hiroaki Daitoku, Kazuyuki Yamagata, Keiko Hirota, Kayo Yasuda, Naoaki Ishii, Akiyoshi Fukamizu
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences
  • 発表場所: Arizona, America
  • 年月日: 2010-06-10
• [図書] Annual Review糖尿病・代謝・内分泌2012 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋悠太、深水昭吉
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 実験医学9月号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋悠太、大徳浩昭、深水昭吉
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 羊土社