ユビキチン系による蛋白質品質管理とその破綻

• 研究課題/領域番号: 14GS0322
• 研究種目: 学術創成研究費
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 岩井 一宏 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (60252459)
• 研究分担者: 森 啓 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (10159189)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 345,150千円 (直接経費: 265,500千円、間接経費: 79,650千円); 2006年度: 90,480千円 (直接経費: 69,600千円、間接経費: 20,880千円); 2005年度: 84,890千円 (直接経費: 65,300千円、間接経費: 19,590千円); 2004年度: 84,890千円 (直接経費: 65,300千円、間接経費: 19,590千円); 2003年度: 84,890千円 (直接経費: 65,300千円、間接経費: 19,590千円)
• キーワード: 蛋白質 / 生体分子 / ストレス / 癌 / 脳神経疾患

研究概要

(1)HOIL-1ユビキチンリガーゼの機能解析
a.HOIL-1リガーゼの機能基質識別メカニズム IRP2に存在するheme-regulatory motif(HRM)がヘム結合部位であり、その周囲のアミノ酸残基を酸化することによりHOIL-1に識別され、ユビキチン化されることを明らかにし、細胞にはヘムを介して鉄濃度の変化を感知する機構が存在することを明らかにした(Nature Cell Biology,2003;Molecular Cell,2005)。
b.HOIL-1のアイソフォームであるHOIL-1LがHOIPと形成するLUBAC複合体は従来想定されていたリジン残基を介したものではなく、ユビキチンのN末のユビキチン鎖を介した直鎖状ポリユビキチン鎖を形成するリガーゼであることを明らかにした(EMBOJ.2006)。
c.HOIL-1リガーゼの生理的役割 LUBACの生理機能の解析を進め、LUBACがNF-κB刺激伝達系の分子の1つであるNEMOに直鎖状ポリユビキチンを付加することにより、選択的にNF-κBを活性化させることを明らかにした(投稿中)。
(2)SCF^<Fbs1>ユビキチンリガーゼはN型糖鎖の基部を選択的に識別することから、変性した糖タンパク質を選択的に識別し、小胞体関連分解に機能することを示した(Nature,2002;Nat.Strut.Mol.Biol.,2004)。
(3)脳特異的IRP2 Tgマウスを作成し、鉄代謝異常による酸化ストレスの神経変性疾患への関与の解析を進めた。IRP2 Tgでは著明な鉄蓄積は認められなかったが、反応性に富んだFe^<2+>の蓄積による酸化ストレスの充進が認められた。加齢Tgマウスでは神経細胞脱落、運動失調が観察され、神経変性疾患様症状を呈しすることを示した(投稿中)。

研究成果

• [雑誌論文] Direct interactions between Nedd8 and ubiquitin E2 conjugating enzymes contibute to up-regulation of cullin-based E3 ligase activity. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakata, E., Yamaguchi, Y., Miyauchi, Y., Iwai, K.Chiba, T., Sacki, Y., Matsuda, N., Tanaka, K., Kato, K.
  • 雑誌名: Nat.Struct.Mol.Biol. 14・2 ページ: 167-168
• [雑誌論文] A neural-specific F-box protein Fbs1 functions as a chaperone suppressing glycoprotein aggregation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Y., Murakami, A., Iwai, K., Tanaka, K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282・10 ページ: 7137-7144
• [雑誌論文] A ubiquitin ligase complex assembles linear polyubiquitin chains (2006)
  • 著者名/発表者名: Kirisako, T., Katnei, K., Murata, S., Kato, M., Fukumoto., H, , Kanie, K., Sano, S.Tokunaga, F., Tanaka, K.and Iwai, K.
  • 雑誌名: EMBO J. 25・20 ページ: 4877-4887
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mutual regulation of conventional protein kinase C and a ubiquitin liease complex(LUBAC) (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Tokunaga, F., Sakata, S.-I.and Iwai, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 351・2 ページ: 340-347
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Studies of the ubiquitin proteasome system (2006)
  • 著者名/発表者名: Lorick, K., Yang, Y., Jensen, J., Iwai, K.and Weissman, A.M.
  • 雑誌名: Units 15.9 Sections 1-12.Current Protocols in Cell Biology, Bonifacino J, Dasso M, Lippincott-Schwartz J, Harford J, Yamada K, eds.John Wiley and Sons ページ: 75-75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A ubiquitin ligase complex assembles linear polyubiquitin chains. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kirisako, T., Kamei, K., Murata, S., Kato, M., Fukumoto, H., Kanie, K., Sano, S. Tokunaga, F., Tanaka, K., Iwai, K.
  • 雑誌名: EMBO J. 25 ページ: 4877-4887
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mutual regulation of conventional protein kinase C and a ubiquitin ligase complex(LUBAC). (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Tokunaga, F., Sokoto, S.-I. and Iwai, K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 351 ページ: 340-347
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Studies of the ubiquitin proteasome system. Units 15.9 Sections 1-12. (2006)
  • 著者名/発表者名: Lorick, K., Yang, Y., Jensen, J., Iwai, K., Weissman, A. M.
  • 雑誌名: Current Protocols in Cell Biology Bonifacino J, Dasso M, Lippincott-Schwartz J, Harford J, Yamada K, eds. John Wiley and Sons 75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A ubiquitin ligase complex assembles linear polyubiquitin chains. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kirisako, T., Kamei, K., Murata, S., Kato, M., Fukumoto, H., Kanie, K., Sano, S., Tokunaga, F., Tanaka, K., Iwai, K.
  • 雑誌名: EMBO J. 25・20 ページ: 4877-4887
• [雑誌論文] Mutual regulation of conventional protein kinase C and a ubiquitin ligase complex(LUBAC). (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Tokunaga, F., Sakata, S.-I., Iwai, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 351・2 ページ: 340-347
• [雑誌論文] The E3 ubiquitin ligase HOIL-1 induces the polyubiquitination and degradation of SOCS6 associated proteins. (2006)
  • 著者名/発表者名: Bayle, J., Lopez, S., Iwai, K., Dubreuil, P., De Sepulveda, P.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 580・11 ページ: 2609-2614
• [雑誌論文] Chemoenzymatic Ubiquitination of Artificial Substrates. (2006)
  • 著者名/発表者名: Barchak, O.N., Jaquinod, M., Cottin, C., Mugherli, L., Iwai, K., Chatelain, F., Balakirev, M.Y.
  • 雑誌名: Chembiochem. 7・11 ページ: 1667-1669
• [雑誌論文] Ubiquitination of APOBEC3 proteins by the Vif-Cullin5-ElonginB-ElonginC complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shirakawa, K., et al.
  • 雑誌名: Virology 344 ページ: 263-266
• [雑誌論文] The E3 ubiquitin ligase HOIL-1 induces the polyubiquitination and degradation of SOCS6 associated proteins. (2006)
  • 著者名/発表者名: Bayle, J., et al.
  • 雑誌名: FEBS Letters (in press)
• [雑誌論文] Involvement of heme regulatory motif in heme-mediated ubiquitination and degradation of IRP2 (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, H., Kato, M., Hori, H., Ishmori, K., Kirisako, T., Tokunaga, F.and Iwai, K.
  • 雑誌名: Molecular Cell 19 ページ: 171-181
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Invovlement of heme regulatory motif in heme-mediated ubiquitination and degradation of IRP2. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, H., Kato, M., Hori, H., Ishimori, K., Kirisako, T., Tokunaga, F., Iwai, K.
  • 雑誌名: Molecular Cell. 19 ページ: 171-181
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ubiquitination of APOBEC3G by an HIV-1 Vif-cullin5-elonginB-elonginC complex is essential for Vif function. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, M., et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 280 ページ: 18573-18578
• [雑誌論文] Multiple roles of Rbx1 in the VBC-Cul2 ubiquitin ligase complex. (2005)
  • 著者名/発表者名: Megumi, Y., et al.
  • 雑誌名: Genes to Cells 10 ページ: 679-691
• [雑誌論文] Involvement of heme regulatory motif in heme-mediated ubiquitination and degradation of IRP2. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, H., et al.
  • 雑誌名: Molecular Cell 19 ページ: 171-181
• [雑誌論文] Identification, expression, and assay of an oxidation-specific ubiquitin ligase, HOIL-1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K., et al.
  • 雑誌名: Methods Enzymol 398 ページ: 256-271
• [雑誌論文] Glycoprotein-specific ubiquitin ligases recognize N-glycans in unfolded substrates. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Y., et al.
  • 雑誌名: EMBO Rep (In press)
• [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, S.J., Chiba, T., Iwai, K., Yamaguchi, Y., Kato, K, Tsukihara, T.and Tallaka, K.
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 11 ページ: 365-370
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structural basis of sugar-recognizing ubiquitin ligase. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mizushima, T., Hiro, T., Yoshida, Y., Lee, S. J., Chiba, T., Iwai, K., Yamaguchi, Y., Kato, K., Tsukihara, T., Tanaka, K.
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetic ablations of iron regulatory proteins 1 and 2 reveal why iron regulatory protein 2 dominates iron homeostasis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Meyron-Holtz, E., G. et al.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 386-395
• [雑誌論文] Structural basis of sugar-recognizing ubiquitin ligase. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mizushima, T. et al.
  • 雑誌名: Nat.Struct.Mol.Biol. 11 ページ: 365-370
• [雑誌論文] The Ubiquitin System : From Basic Mechanisms to the Patient Bed. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ciechanover, A et al.
  • 雑誌名: IUBMB Life 56 ページ: 193-201
• [雑誌論文] Association of HPV infection with prognosis after neoadjuvant chemotherapy in advanced uterine cervical cancer. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nobeyama, H. et al.
  • 雑誌名: Int.J.Mol.Med. 14 ページ: 101-105
• [雑誌論文] Structural basis for distinct roles of Lys63- and Lys48-linked polyubiquitin chains. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tenno, T. et al.
  • 雑誌名: Genes Cells. 9 ページ: 865-875
• [雑誌論文] Identification of the ubiquitin-protein ligase that recognizes oxidized IRP2 (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, K., Ishikawa, H., Megmni, Y., Tokunaga, F., Kanie, M., Rouault, T.A., Morishima L, Minato, N., Ishimori, K., Iwai, K.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 5 ページ: 336-340
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of the ubiquitin-protein ligase that recognizes oxidized IRP2 (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, K., Ishikawa, H., Megumi, Y., Tokunaga, F., Kanie, M., Rouault, T. A., Morishima, I., Minato, N., Ishimori, K., Iwai K.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 5 ページ: 336-340
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] E3 ubiquitin-ligase that recognises sugar chains (2002)
  • 著者名/発表者名: Yosbida, Y., Chiba, T., Tokunaga, F., Kawasaki, H., Iwai K, Suzuki, T., Ito, Y., Matsuoka, K., Yoshida, M., Tanaka, K.and Tai, T.
  • 雑誌名: Nature 418 ページ: 438-442
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] E3 ubiquitin-ligase that recognises sugar chains (2002)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Y., Chiba, T., Tokunaga, F., Kawasaki, H., Iwai K., Suzuki, T., Ito, Y., Matsuoka, K., Yoshida, M., Tanaka, K., Tai, T.
  • 雑誌名: Nature. 418 ページ: 438-442
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Studies of the ubiquitin proteasome system. Units 15.9 Sections 1-12. Current Protocols in Cell Biology (2006)
  • 著者名/発表者名: Lorick, K., Yang, Y., Jensen, J., Iwai, K.and Weissman, A.M.
  • 総ページ数: 75
  • 出版者: Bonifacino J, Dasso M, Lippincott-Schwartz J, Harford J, Yamada K, eds. John Wiley and Sons;
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Studies of the ubiquitin proteasome system. Units 15.9 Sections I-12. Current Protocols in Cell Biology (2006)
  • 著者名/発表者名: Lorick, K., Yang, Y., Jensen, J., Iwai, K., Weissman, A.M.
  • 総ページ数: 75
  • 出版者: Bonifacino J. Dasso M, Lippincott-Schwartz J, Harford J, Yamada K, Bonafacino J, (eds. John Wiley and Sons;)
• [文献書誌] Yamanaka, K., et al.: "Identification of the ubiquitin-protein ligase that recognizes oxidized IRP2"Nature Cell Biology. 5. 336-340 (2003)
• [文献書誌] Ishida, D., et al.: "Myeloproliferative stem cell disorders by deregulated Rap1 activation in SPA-1-deficient mice."Cancer Cell. 4. 55-65 (2003)
• [文献書誌] Iwai K: "An ubiquitin ligase recognizing a protein oxidized by iron : implications for the turnover of oxidatively damaged proteins"J.Biochem.. 134. 175-182 (2003)
• [文献書誌] Yoshida, Y., et al.: "Fbs2 is a new member of the E3 ubiquitin ligase family that recognizes sugar chains."J Biol Chem.. 278. 43877-43884 (2003)
• [文献書誌] Meyron-Holtz EG, et al.: "Genetic ablations of iron regulatory proteins 1 and 2 reveal why iron regulatory protein 2 dominates iron homeostasis"EMBO J.. 23. 386-395 (2004)
• [文献書誌] Mizushima, T et al.: "Structural basis of sugar-recognizing ubiquitin ligase"Nature Structural & Molecular Biology. (In press). (2004)
• [文献書誌] Yamanaka, K. et al.: "Identification of the ubiquitin-protein ligase that recognizes oxidized IRP2. In cress"Nature Cell Biology. (In press). (2003)
• [文献書誌] Ashizuka, M., et al.: "A novel translational control through Iron-Responsive Element by interaction of multifunctional protein YB-1 and IRP2"Molecular Cell Biology. 22. 6375-6383 (2002)
• [文献書誌] Yoshida, Y. et al.: "E3 ubiquitin-ligase that recognises sugar chains"Nature. 418. 438-442 (2002)
• [文献書誌] Amir, R.E.et al.: "The NEDD8 pathway is essential for SCF-beta-TrCP -mediated ubiquitination and processing of the NF-kB precursor p105"Journal of Biological Chemistry. 277. 23253-23259 (2002)
• [文献書誌] Sasaki, A. et al.: "A RING finger protein Prajal regulates Dlx5-dependent transcription through its ubiquitin ligase activity for the Dlx/Msx-interacting MAGE/Necdin family protein, Dlxin-1"Journal of Biological Chemistry. 277. 22541-22546 (2002)
• [文献書誌] 岩井 一宏, 恵 謙: "pVHLユビキチンリガーゼとその基質認識メカニズム"医療ジャーナル 臨時増刊号 Medical Front Lineユビキチン代謝系の破綻と疾病-癌・免疫病から神経病まで-. 38. 34-39 (2002)