タンパク質品質管理を担うシャペロン依存型ユビキチンリガーゼCHIPの遺伝学的解析

• 研究課題/領域番号: 15032263
• 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: 順天堂大学 (2004); (財)東京都医学研究機構 (2003)
• 研究代表者: 小松 雅明 順天堂大学, 医学部, 助手 (90356254)
• 研究分担者: 千葉 智樹 (財)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) ; 村田 茂穂 (財)東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (20344070) ; 上野 隆 順天堂大学, 医学部, 助教授 (10053373)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 8,400千円 (直接経費: 8,400千円); 2004年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円); 2003年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
• キーワード: CHIP / シャペロン / ユビキチン / ユビキチン様分子 / オートファジー / Ufm1 / ユビキチンリガーゼ / タンパク質品質管理 / 分子シャペロン / 小脳失調 / ノックアウトマウス

研究概要

CHIP欠損マウスの作製に成功し、表現型の解析を行った。CHIP欠損マウスは失調様歩行を示すことから、神経細胞において重要な働きをしていることが示唆され、現在詳細を解明中である。またCHIPの新しいパートナーシャペロンとしてHsj-1を発見した。Hsj-1はポリユビキチン鎖結合ドメインを有するDnaJファミリー分子であり、CHIPによる異常タンパク質のユビキチン化を促進することを明らかにした。
二つのユビキチン様修飾システム(Atg,Ufm1システム)に焦点をおき、それらの機能、個体レベルにおける生理的意義について解析を進めている。Atgシステムに関しては、Atgシステムの活性化酵素であるAtg7を肝臓特異的に欠損したマウスを作製、解析した。その結果、オートファジー不能マウスは栄養飢餓に対する蛋白質分解阻害のみならず定常状態においてもユビキチン陽性封入体や異常オルガネラの蓄積を引き起こすことを見いだした(Komatsu et al.投稿中)。この研究は、オートファジーによる異常蛋白質・オルガネラの除去機構の存在を強く示唆する。
また、Atg蛋白質と相互作用する新奇E1様酵素(Uba5)を同定し、Uba5によって活性化されるモディファイヤー分子(Ufm1)及びUfm1のE2酵素(Ufc1)を同定した。また、Ufm1は細胞内において複数の蛋白質と共有結合することを明らかにした。すなわち新奇ユビキチン様修飾システムを発見した(Komatsu et al.EMBO J.2004)。Ufm1システムは後生動物、植物に保存されているが酵母には存在せず、多細胞生物おいて重要な役割を担うと考えられる。この研究は、蛋白質修飾システムに新たな研究展開を提供した。

研究成果

• [雑誌論文] 新たなユビキチン様修飾システム:Urm1-conjugating systemの発見 (2005)
  • 著者名/発表者名: 小松雅明, 辰巳加奈子
  • 雑誌名: 細胞工学 24・2 ページ: 154-155
• [雑誌論文] A novel protein-conjugating system for Urm1, a ubiquitin-fold modifier. (2004)
  • 著者名/発表者名: Komatsu M., et al.
  • 雑誌名: EMBO J. 23・9 ページ: 1977-1986
• [文献書誌] Murata S, Chiba T, Tanaka K.: "CHIP : a quality-control E3 ligase collaborating with molecular chaperones."Int J Biochem Cell Biol.. 35(5). 572-578 (2003)
• [文献書誌] Hirano Y, Murata S, Tanaka K, Shimizu M, Sato R.: "Sterol regulatory element-binding proteins are negatively regulated through SUMO-1 modification independent of the ubiquitin/26 S proteasome pathway."J Biol Chem.. 278(19). 16809-16819 (2003)
• [文献書誌] Moriishi K, Okabayashi T, Nakai K, Moriya K, Koike K, Murata S et al.: "PA28gamma-dependent nuclear retention and degradation of hepatitis C virus core protein."J Virol. 77(19). 10237-10249 (2003)
• [文献書誌] Mizushima T, Hirao T, Yoshida Y, Lee SJ, Chiba T, Iwai K et al.: "Structural basis of sugar-recognizing ubiquitin ligase."Nat Struct Mol Biol.. (in press). (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 Biol Chem. 278(44). 43877-43884 (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(18). 16237-16243 (2003)