転写因子の核―細胞質間移行と生体防御機構

• 研究課題/領域番号: 11237208
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 藤田 尚志 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, 副参事研究員 (10156870)
• 研究分担者: 渡邊 伸昌 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 (00270687)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 59,300千円 (直接経費: 59,300千円); 2003年度: 11,100千円 (直接経費: 11,100千円); 2002年度: 11,100千円 (直接経費: 11,100千円); 2001年度: 12,700千円 (直接経費: 12,700千円); 2000年度: 12,700千円 (直接経費: 12,700千円); 1999年度: 11,700千円 (直接経費: 11,700千円)
• キーワード: 遺伝子 / ウイルス / シグナル伝達 / 発現制御 / 免疫 / 核移行 / コアクティベーター / 燐酸化 / インターフェロン / リン酸化 / ウイルス感染 / IRF-3 / CBP / p300 / アセチル化

研究概要

ウイルス感染が起きた細胞内では、はじめにIFN遺伝子を含む種々の遺伝子の発現が誘導され、抗ウイルス作用などの生体防御機構が働くことになる。我々はこの一連の活性化機構のうちIRF-3が最初に活性化される転写因子である事を明らかにしてきた。これまでにIRF-3の活性化は新たな蛋白質合成を必要とせず、既存の分子の燐酸化等による修飾、分子の会合を介していることを明らかにした。すなわちIRF-3の特異的な燐酸化の結果2量体が形成され、そこにコアクティベーターであるp300/CBPが複合体に加わり活性化型のホロ複合体になる。北大、稲垣教授のグループと共同でIRF-3の転写制御ドメインに相当する部分(175C)の構造決定を行った。解かれた構造より、IRF-3はSmadと立体構造的において類似していることが明らかとなった。SmadはTGF-βによるシグナルの下流で活性化される転写因子であり、これまで上流のシグナル並びに下流の標的遺伝子において、インターフェロン系との関連は全く考えられていなかった。両者は一次構造上の類似性が低いものの、重要と考えられるアミノ酸残基の保存が見い出されることから、共通の祖先から進化した遺伝子と考えられた。
結晶状態では175Cは2量体に類似した配向を取っていた。そこでは一方のIRF-3の分子の一部が他方の分子のポケット状の部分と相互作用して2量体の構造を支持しているものと考えられた。挿入されている部分はこれまで我々が提唱してきた燐酸化部位をふくむループであり、実際に燐酸化により静電的な相互作用が増加するものと考えられた。われわれは本年度、新たな燐酸化特異的抗体を用いて、セリン386が生理的な活性化状態において重要である事を明らかにしたが、この事実と解明した2量体構造が良く一致した。ポケット構造に変異を導入したところ、セリン386の燐酸化に関わらず2量体形成が著しく阻害され、燐酸化による2量体形成のモデルが検証された。従って、これまでHiscottらにより提唱されていた阻害ドメインによるモデルは正しくないこと、IRF-3は構造上Smadと類似しているのみではなく、燐酸化残基とそれを受容するポケットによって、多量体形成を行うという機能的類似性も明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Watanabe, N., Wachi, S., Fujita, T.: "Identification and characterization of BCL-3-binding protein : implications for transcription and DNA repair or recombination."J.Biol.Chem.. 278. 26102-26110 (2003)
• [文献書誌] Oshiumi H, Sasai M, Shida K, Fujita T, Matsumoto M, Seya T.: "TICACM-2 : a bridging adapter recruiting to Toll-like receptor 4 TICAM-1 that induces interferon-beta."J.Biol.Chem.. 278. 49751-49762 (2003)
• [文献書誌] Takahashi, K., Suzuki, N., Horiuchi, M., Fujita, T.et al.: "X-ray crystal structure of IRF-3 and its functional implications."Nature Structural Biology. 10. 922-927 (2003)
• [文献書誌] Suzuki, N., Suzuki, S., Eriksson, U., Fujita, T.et al.: "IL-1R-Associated Kinase 4 Is Required for Lipopolysaccharide-Induced Activation of APC."J.Immunology. 171. 6065-6071 (2003)
• [文献書誌] Mori, M., Yoneyama, M., Ito, T., Fujita, T.et al.: "Identification of Ser 386 of Interferon Regulatory Factor 3 as Critical Targets for Inducible Phosphorylation that Determines Activation."J.Biol.Chem.. 279. 9698-9702 (2004)
• [文献書誌] Yoneyama, M., Suhara, W., Fujita T.: "Control of IRF-3 activation by phosphorylation"J.Interferon and Cytokine Res.. 22. 73-76 (2002)
• [文献書誌] Shinobu, N.et al.: "Involvement of TIRAP/MAL in signaling for the activation of interferon regulatory factor 3 by lipopolysaccharide"FEBS Letters. 517. 251-256 (2002)
• [文献書誌] Suhara, W., Yoneyama, M., Kitabayashi, I., Fujita, T.: "Direct involvement of CREB-binding protein/p300 in sequence-specific binding of virus-activated interferon regulatory factor-3 holocomplex:"J.Biol.Chem.. 277. 22304-22313 (2002)
• [文献書誌] Sato, S.et al.: "A variety of microbial components induce tolerance to lipopolysaccharide by differentially affecting Myd88-dependent and -independent pathways"International Immunology. 14. 783-791 (2002)
• [文献書誌] Yamamoto, M.et al.: "Essential role of TIRAP/Mal for activation of the signaling cascade shared by TLR2 and TLR4"Nature. 420. 324-329 (2002)
• [文献書誌] Kimura Y, Koitabashi S, Kakizuka A, Fujita T.: "Circumvention of chaperone requirement for aggregate formation of a short polyglutamine tract by the co-expression of a long polyglutamine tract"J.Biol.Chem.. 277. 37536-37541 (2002)
• [文献書誌] Iwamura, T. et al.: "Induction of IRF-3/-7 Kinase and NF-κ B in Response to Double-stranded RNA and Virus infection"Genes to Cells. 6. 375-388 (2001)
• [文献書誌] Iwamura, T. et al.: "PACT, a Double-Stranded RNA Binding Protein Acts as a Positive Regulator for Type I Interferon Gene Induced by Newcastle Disease Virus"Biochemical and Biophysical research Communications. 282. 515-523 (2001)
• [文献書誌] Kawai, T. et al.: "MyD88-independent activation of IRF-3 and induction of interferon-γ-inducible genes in response to lipopolysaccharide"The Journal of Immunology. 167. 5887-5894 (2001)
• [文献書誌] Iitaka, M. et al.: "Induction of apoptosis and necrosis by zinc in human thyroid cancer cell lines"Journal of Endocrinology. 169. 417-424 (2001)
• [文献書誌] Kimura, Y. et al.: "Initial process of polyglutamine aggregate formation in vivo"Genes to Cells. 6. 887-897 (2001)
• [文献書誌] Yoneyama, M. et al.: "Control of IRF-3 activation by phosphorylation"Journal of Interferon and Cytokine Research. 22. 73-76 (2002)
• [文献書誌] 藤田尚志(掘越正美編): "遺伝子発現「ジーンセレクターから生命現象へ」"中外医学社. 521 (2001)
• [文献書誌] Suzuki,H. et al.: "Homodimer of two F-box proteins βTrCP1 or βTrCP2 binds to IκBα for signal-dependent ubiquitination"J.Biol.Chem.. 275. 2877-2884 (2000)
• [文献書誌] Tomita,S. et al.: "PDZ Domain-dependent Suppression of NF-κB/p65-induced Aβ42 Production by a Neuron-specific X11-like Protein"J.Biol.Chem.. 275. 13056-13060 (2000)
• [文献書誌] Suhara,W. et al.: "Analyses of Virus-Induced Homomeric and Heteromeric Protein Associations between IRF-3 and Coactivator CBP/p300"J.Biochem.. 128. 301-307 (2000)
• [文献書誌] Iwamura,T. et al.: "Induction of IRF-3/-7 Kinase and NF-κB in Response to Double-stranded RNA and Virus infection"Genes to Cells. 6(印刷中). (2001)
• [文献書誌] Iwamura,T. et al.: "PACT, a Double-Stranded RNA Binding Protein Acts as a Positive Regulator for Type I Interferon Gene Induced by Newcastle Disease Virus"Biochemical and Biophysical Research Communications. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Suzuki, H.et al.: "Homodimer of two F-box proteins βTrCP1 or βTrCP2…………"J. Biol. Chem.. 275. 2877-2884 (2000)