ユビキチン様蛋白質修飾システムによる生体機能制御

• 研究課題/領域番号: 14704069
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 28,340千円 (直接経費: 21,800千円、間接経費: 6,540千円); 2004年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2003年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2002年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
• キーワード: 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

研究概要

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).

研究成果

• [雑誌論文] Impairment of starvation-induced and constitutive autophagy in Atg7-deficient mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. (in press)
• [雑誌論文] A novel protein-conjugating system for Ufm1, a ubiquitin-fold modifier. (2004)
  • 著者名/発表者名: Komatsu M, Chiba T, Tatsumi K, Iemura S, Tanida I, Okazaki N, Ueno T, Kominami E, Natsume T, Tanaka K.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 1977-1986
• [雑誌論文] Structural basis of sugar-recognizing ubiquitin ligase. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mizushima T, Hirao T, Yoshida Y, Lee SJ, Chiba T, Iwai K, Yamaguchi Y, Kato K, Tsukihara T, Tanaka K.
  • 雑誌名: Nat.Struct.Mol.Biol. 11 ページ: 365-370
• [雑誌論文] Ligand-dependent switching of ubiquitin-proteasome pathways for estrogen receptor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tateishi Y, Kawabe Y, Chiba T, Murata S, Ichikawa K, Murayama A, Tanaka K, Baba T, Kato S, Yanagisawa J.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 4813-4823
• [雑誌論文] Oxidative stress sensor Keap1 functions as an adaptor for Cul3-based E3 ligase to regulate proteasomal degradation of Nrf2. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi A, Kang MI, Okawa H, Ohtsuji M, Zenke AY, Chiba T, Igarashi K, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Mol.Cell Biol. 24 ページ: 7130-7139
• [雑誌論文] Conditional knockdown of proteasomes results in cell-cycle arrest and enhanced expression of molecular chaperones Hsp70 and Hsp40 in chicken DT40 cells (2003)
  • 著者名/発表者名: Tanahashi-Hori T, Tanahashi N, Tanaka K, Chiba T.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 16237-16243
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)