新規protein conjugationシステムと共役した小胞輸送機構の解明

• 研究課題/領域番号: 14780549
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 藤田 英明 九州大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (80291524)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2003年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2002年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: AAA-ATPase / エンドソーム / リソソーム / 小胞輸送 / ユビキチン

研究概要

AAA-ATPaseのひとつであるSKD1とその結合蛋白質が、新規protein conjugationシステムを利用した細胞内小胞輸送(特にエンドソーム・リソソームにおける)を制御しているという作業仮説に基づいて研究を行った。昨年度はSKD1のATPase活性欠損型であるSKD1(E235Q)をアデノウイルスを用いて発現させるシステムを用いて、SKD1がエンドソームを介する様々な小胞輸送の過程に関与していることを明らかにした。さらにSKD1(E235Q)の発現によりリソソーム酵素(cathepsin D)の細胞外分泌も認められ、SKD1の機能異常が酵母細胞におけるいわゆるClass E Vpsのフェノタイプと同じであることを明らかにした。(J.Cell Sci 116(1)401-414(2003))
今年度はさらに酵母Two-hybrid法により同定したSKD1結合蛋白質について機能解析を行い、以下の点を明らかにした。
(1)SBP1(SKD1 binding protein 1)が酵母Class E Vpsの一つであるVta1pのマウスホモログであることやSBP1/SKD1が巨大複合体を形成することも明らかにした。
(2)SBP1のヒトホモログがChediak-Higashi Syndrome原因遺伝子lyst(lysosomal traficking regulator)に結合する蛋白質の一つであり、SKD1(E235Q)発現によりlystの局在が膜画分へと変化することを見い出し、SKD1/SBP1/lyst複合体がエンドソーム膜上で機能している可能性があることを明らかにした。
(3)SBP3がユビキチンシグナル依存的膜蛋白質輸送を制御する因子である酵母ESCRT-IIIのサブユニットの一つであるVps2のマウスホモログであることを明らかにした。さらにSBP3のN末側Coiled-coilドメインがSKD1(E235Q)の膜結合に重要であることも明らかにした。(J.Cell Sci(2004),accepted)
以上のようにSKD1とその結合蛋白質がユビキチンシステムを含むエンドソーム・リソソームへの小胞輸送において重要な役割を果たしていることを明らかにすることに成功した。

研究成果

• [文献書誌] H.Fujita, et al.: "Mammalian class E Vps proteins, SBP1 and mVps2/CHMP2A, interact with and regulate the function of an AAA-ATPase SKD1/Vps4B"J.Cell Sci. (accepted). (2004)
• [文献書誌] Y.Hirota, et al.: "Analysis of post-lysosomal compartments"Biochem.Biophy.Res.Commun. 314. 306-312 (2004)
• [文献書誌] A.Umeda, et al.: "Distribution and trafficking of MPR300 is normal in the cells accumulated cholesterol in late endocytic compartments : evidence for early endosome-to-TGN trafficking of MPR300 in NPC fibroblasts"J.Lipid Res. 44. 1821-1832 (2003)
• [文献書誌] K.Niwa et al.: "Two lysosomal membrane proteins, LGP85 and LGP107, are delivered to late endosomes/lysosomes through different intracellular routes after exiting from the trans-Golgi network"Biochem.Biophy.Res.Commun. 301. 833-840 (2003)
• [文献書誌] H.Fujita et al.: "A dominant negative form of the AAA ATPase SKD1/VPS4 impairs membrane trafficking out of endosomal/lysosomal compartments : Class E vps phenotype in mammalian cells"J.Cell Sci. 116. 401-414 (2003)
• [文献書誌] T.Kuronita, et al.: "A role for the lysosomal membrane protein LGP85 in the biogenesis and maintenance of endosomal and lysosomal morphology"J.Cell Sci. 115. 4117-4131 (2002)
• [文献書誌] 藤田 英明 他: "リソソーム形成の分子機構"福岡医学雑誌. 94. 259-266 (2003)
• [文献書誌] 斉藤 寿仁 他: "ユビキチンファミリーSUMOとタンパク質輸送"実験医学. 21. 1863-1868 (2003)
• [文献書誌] 姫野 勝 他: "エンドソーム・リソソームの形成と維持の分子機構"生化学. 75. 486-491 (2003)
• [文献書誌] M.Yamanaka, K.Imamura, Y.Tanaka, A.Nara, T.Yoshimori, S.Yokota, M.Himeno: "A dominant negative form of the AAA ATPase SKD1/VPS4 impairs membrane trafficking out of endosomal/lysosomal compartments : Class E vps phenotype in mammalian cells"Journal of Cell Scinece. 116. 401-414 (2003)
• [文献書誌] K.Niwa, R.Tanaka, H.Murase, T.Ishikawa, H.Fujita, M.Himeno, Y.Tanaka: "Two lysosomal membrane proteins, LGP85 and LGP107, are delivered to late endosomes/lysosomes through different intracellular routes after exiting from the trans-Golgi network"Biochem. Biophy. Res. Commun.. 301. 833-840 (2003)
• [文献書誌] T.Kuronita, E.-L.Eskelinen, H.Fujita, P.Saftig, M.Himeno, Y.Tanaka: "A role for the lysosomal membrane protein LGP85 in the biogenesis and maintenance of endosomal and lysosomal morphology"Journal of Cell Scinece. 115. 4117-4131 (2002)