多機能アダプター蛋白質GGAの細胞内小胞輸送における役割

• 研究課題/領域番号: 15209002
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中山 和久 京都大学, 薬学研究科, 教授 (40192679)
• 研究分担者: 申 惠媛 京都大学, 薬学研究科, 研究員(科学研究) (10345598)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 50,440千円 (直接経費: 38,800千円、間接経費: 11,640千円); 2005年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2004年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2003年度: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円)
• キーワード: 細胞・組織 / 生体分子 / 蛋白質 / 薬学 / GGA / GATドメイン / ユビキチン / 小胞輸送 / X線結晶構造解析 / Tom1 / Tollip

研究概要

GGAおよびGGAと構造的に類似するTom1ファミリーに関して以下のことを明らかにした。
1.GGAのGATドメインに低分子量GTPaseのARFが結合することを明らかにした。さらに、突然変異体を用いた解析から、ARFはGATドメインのN末端側のサブドメイン(N-GATサブドメイン)に結合する可能性を示した。
2.GGA1のGATドメインとARFの複合体のX線結晶構造解析を行ない、GATドメインとARFの結合様式を明らかにし、突然変異体を用いた解析と矛盾しないことを示した。
3.GGAのGATドメインにユビキチンが結合し、GGA自体がユビキチン化されることを発見した。また、ユビキチンの結合がGGAのユビキチン化に必須であることを示した。
4.突然変異体を用いた解析とX線結晶構造解析のデータを考えあわせることにより、ユビキチンはGATドメインのC末端側のサブドメイン(C-GATサブドメイン)に結合する可能性を示した。
5.Tom1やTom1L1のGATドメインにも,ユビキチンが結合することを証明した。
6.Tom1のGATドメインには,別のユビキチン結合性タンパク質Tollipが結合することを発見した。Tollipはエンドソームに局在し,そこにTom1をリクルートするとともに,ユビキチン化タンパク質もリクルートすることを証明した。これらの相互作用によりユビキチン化タンパク質の細胞内輸送やリソソームでの分解は複雑な調節を受ける可能性を示した。
7.GGA3-GATドメイン,およびTom1-GATドメインとUbの複合体のX線結晶構造解析を行ない,生化学的データおよびNMRによる構造データと比較することにより,GATドメインには2ケ所のUb結合部位が存在することが明らかにした。この結合様式から,GATドメインによるUb化タンパク質の細胞内輸送やリソソームでの分解の調節に関するモデルを提唱した。

研究成果

• [雑誌論文] Recruitment of clathrin onto endosomes by the Tom1-Tollip complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y. et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 341 ページ: 143-149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Recruitment of clathrin onto endosomes by the Tom1-Tollip complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y. et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 341 ページ: 143-149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Recruitment of clathrin onto endosomes by the Tom1-Tollip complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y., Imakagura, H., Futatsumori, M., Nakayama, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 341 ページ: 143-149
• [雑誌論文] Structural basis for recognition of ubiquitinated cargo by Tom1-GAT domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Akutsu, M. et al.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 5385-5391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Roles of ARFRP1 (ADP-ribosylation factor-related protein1)in post-Golgi membarane trafficking. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W.et al.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 118 ページ: 4039-4048
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular mechanism of ubiquitin recognition by GGA3 GAT domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, M. et al.
  • 雑誌名: Genes Cells 10 ページ: 639-654
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cellular and subcellular localization of EFA6C, a third member of the EFA6 family, in adult mouse Purkinje cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuya, S. et al.
  • 雑誌名: J. Neurochem. 93 ページ: 674-685
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Convergence of cell cycle regulation and growth factor signals on GRASP65. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, S. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280 ページ: 23048-23056
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Roles of ARFRP1 (ADP-ribosylation factor-related protein 1) in post-Golgi membrane trafficking. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W.et al.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 118 ページ: 4039-4048
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cellular and subcellular localization of EFA6C, a third member of the EFA6 family, in adult mouse Purkinje cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuya, S. et al.
  • 雑誌名: J.Neurochem. 93 ページ: 674-685
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Convergence of cell cycle regulation and growth factor signals on GRASP65 (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, S. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 23048-23056
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analysis of ARF interaction with GGAs in vitro and in vivo. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K., Takatsu, H.
  • 雑誌名: Methods in Enzymology, GTPases regulating membrane dynamics (Balch, W.E., Der, C.J. & Hall, A., eds.)(Elsevier) Vol.404 ページ: 367-377
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Expression of BIG2 and analysis of its function in Mammalian Cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W., Shinotsuka, C., Nakayama, K.
  • 雑誌名: Methods in Enzymology, GTPases regulating membrane dynamics (Balch, W.E., Der, C.J. & Hall, A., eds.)(Elsevier) Vol.404 ページ: 206-215
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural basis for recognition of ubiquitinated cargo by Tom1-GAT domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Akutsu, M., Kawasaki, M., Katoh, Y., Shiba, T., Yamaguchi, Y., Kato, R., Kato, K., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 5385-5391
• [雑誌論文] Roles of ARFRP1(ADP-ribosylation factor-related protein 1) in post-Golgi membrane trafficking. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W., Kobayashi, H., Kitamura, M., Waguri, S., Suganuma, T., Uchiyama, Y., Nakayama, K.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 118 ページ: 4039-4048
• [雑誌論文] Molecular mechanism of ubiquitin recognition by GGA3 GAT domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, M., Shiba, T., Shiba, Y., Yamaguchi, Y., Matsugaki, N., Igarashi, N., Suzuki, M., Kato, R., Kato, K., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: Genes Cells 10 ページ: 639-654
• [雑誌論文] Structure determination of GGA-GAE and gl-ear in complex with peptides : crystallization of low-affinity complexes in membrane traffic. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Y., Inoue, M., Shiba, T., Kawasaki, M., Kato, R., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: Acta.Cryst.D. 61 ページ: 731-736
• [雑誌論文] Cellular and subcellular localization of EFA6C, a third member of the EFA6 family, in adult mouse Purkinje cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuya, S., Sakagami, H., Tohgo, A., Owada, Y., Shin, H.-W., Takeshima, H., Nakayama, K., Kokubun, S., Kondo, H.
  • 雑誌名: J.Neurochem. 93 ページ: 674-685
• [雑誌論文] Convergence of cell cycle regulation and growth factor signals on GRASP65. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, S., Yoshioka, K., Barr, F.A., Lowe, M., Nakayama, K., Ohkuma, S., Nakamura, N.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 23048-23056
• [雑誌論文] メンブレントラフィックを調節する新規のクラスリンアダプターの構造と機能 (2005)
  • 著者名/発表者名: 中山和久, 若槻壮市
  • 雑誌名: 生化学 78 ページ: 1367-1381
• [雑誌論文] Membrane recruitment of effector proteins by Arf and Rab GTPases. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, M., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: Curr.Opin.Struct.Biol. 15 ページ: 681-689
• [雑誌論文] BIG2, a Guanine Nucleotide Exchange Factor for ADP-Ribosylation Factors : Its Localization to Recycling Endosomes and Implication in the Endosome Integrity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W.et al.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 15 ページ: 5283-5294
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stabilin-1 localises to endosomes and the trans-Golgi network in human macrophages and interacts with GGA adaptors. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kzhyshkowska, J. et al.
  • 雑誌名: J. Leukocyte Biol. 76 ページ: 1151-1161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Tollip and Tom1 form a Complex and recruit ubiquitin-conjugated proteins onto early endosomes. (2004)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 24435-24443
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] GAT (GGA and Tom1) domain responsible for ubiquitin binding and ubiquitination. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiba, Y. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 7105-7111
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BIG2, a Guanine Nucleotide Exchange Factor for ADP-Ribosylation Factors : Its Localization to Recycling Endosomes and Implication in the Endosome Integrity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W.et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 15 ページ: 5283-5294
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stabilin-1 localises to endosomes and the trans-Golgi network in human macrophages and interacts with GGA adaptors. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kzhyshkowska, J
  • 雑誌名: J.Leukocyte Biol. 76 ページ: 1151-1161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Tollip and Tom1 form a Complex and recruit ubiquitin-conjugated proteins onto early endosomes (2004)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 24435-24443
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] GAT (GGA and Tom1) domain responsible for ubiquitin binding and ubiquitination. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiba, Y
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 7105-7111
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Tollip and Tom1 form a complex and recruit ubiquitin-conjugated proteins onto early endosomes. (2004)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 24435-24443
• [雑誌論文] Stabilin-1 localises to endosomes and the train-Golgi network in human macrophages and interacts with GGA adaptors. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kzhyshkowska, J., et al.
  • 雑誌名: J.Leukocyte Biol. 76 ページ: 1151-1161
• [雑誌論文] BIG2, a guanine nucleotide exchange factor for ADP- ribosylation factors : its localization to recycling endosomes and implication in the endosome integrity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W., et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 15 ページ: 5283-5294
• [雑誌論文] Guanine nucleotide exchange factors for Arf GTPases : their diverse functions in membrane traffic. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W., Nakayama, K.
  • 雑誌名: J.Biochem. 136 ページ: 761-767
  • NAID: 10016204135
• [雑誌論文] Identification of a five-pass transmembrane protein family localizing in the Golgi apparatus and the ER. (2003)
  • 著者名/発表者名: Shakoori, A. et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 312 ページ: 850-857
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Role of ADP-ribosylation factor 6 (ARF6) in gastric acid secretion. (2003)
  • 著者名/発表者名: Matsukawa, J. et al.
  • 雑誌名: J.BIol. Chem. 278 ページ: 36470-36475
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Predominant expression of the short form of GGA3 in human cell lines and tissues. (2003)
  • 著者名/発表者名: Wakasugi, M. et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 306 ページ: 687-692
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular mechanism of membrane recruitment of GGA by ARF in lysosomal protein transport. (2003)
  • 著者名/発表者名: Shiba, T. et al.
  • 雑誌名: Nature Struct. Biol. 10 ページ: 386-393
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of a five-pass transmembrane protein family localizing in the Golgi apparatus and the ER. (2003)
  • 著者名/発表者名: Shakoori, A.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 312 ページ: 850-857
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Role of ADP-ribosylation factor 6 (ARF6) in gastric acid secretion. (2003)
  • 著者名/発表者名: Matsukawa, J. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 36470-36475
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Predominant expression of the short form of GGA3 in human cell lines and tissues. (2003)
  • 著者名/発表者名: Wakasugi, M. et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 306 ページ: 687-692
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular mechanism of membrane recruitment of GGA by ARF in lysosomal protein transport. (2003)
  • 著者名/発表者名: Shiba, T. et al.
  • 雑誌名: Nature Struct.Biol. 10 ページ: 386-393
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Analysis of ARF interaction with GGAs in vitro and in vivo. In Methods in Enzymology, Vol. 404, GTPases regulating membrane dynamics (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K. et al.
  • 総ページ数: 692
  • 出版者: Elsevier
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Expression of BIG2 and analysis of its function in Mammalian Cells. In Methods in Enzymology, Vol. 404, GTPases regulating membrane dynamics (2005)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W.et al.
  • 総ページ数: 692
  • 出版者: Elsevier
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shiba, Y., et al.: "GAT(GGA and Tom1) domain responsible for ubiquitin binding and ubiquitination"J.Biol.Chem.. 279. 7105-7111 (2004)
• [文献書誌] Shakoori, A., et al.: "Identification of a five-pass transmembrane protein family localizing in the Golgi apparatus and the ER."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 312. 850-857 (2003)
• [文献書誌] Matsukawa, J., et al.: "Role of ADP-ribosylation factor 6(ARF6) in gastric acid secretion"J.Biol.Chem.. 278. 36470-36475 (2003)
• [文献書誌] Wakasugi, M., et al.: "Predominant expression of the short form of GGA3 in human cell lines and tissues"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 306. 687-692 (2003)
• [文献書誌] Shiba, T., et al.: "Molecular mechanism of membrane recruitment of GGA by ARF in lysosomal protein transport"Nat.Struct. Biol.. 10. 368-393 (2003)