ヘムによる天然変性タンパク質Ｂａｃｈ２の調節と生理学的意義

• 研究課題/領域番号: 16J40189
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松井 美紀 東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(RPD)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ヘム / 転写因子 / 天然変性タンパク質 / 天然変成タンパク質

研究実績の概要

ヘムは、生命活動にとって必須の補欠分子族である。転写抑制因子Bach2 は免疫細胞で多く発現し、分化および増殖に関与する。これまでの成果として、ヘムがBach2と直接結合し、成熟B細胞から形質細胞への分化を促進することを示し、液性免疫応答を制御することを報告している。また、Bach2が「天然変性タンパク質」であることを示し、複数のヘムがBach2の天然変性領域に結合し、Bach2の構造状態を変化させることがBach2の機能制御に重要である可能性を見いだした。質量分析法を用いた解析により、ヘム依存的にBach2と直接結合するリン酸化酵素を同定した。本研究では、ヘムがBach2とリン酸化酵素TBK1の結合能を調節し、Bach2の構造状態を誘導することを示し、更にその生理的意義を明らかにすることを目的とする。これまでに申請者は、Bach2の天然変性領域と直接結合する因子として、リン酸化酵素TBK1を同定している。前年度までに、申請者はTBK1によるBach2のリン酸化変化について、MALDI-TOF-MSを用いて検討した。更に、Bach2がTBK1の遺伝子発現を直接制御していることを示した。本年度は、ヘムによるTBK1によるBach2のリン酸化サイトの調節機構を明らかにすることで、ヘムによるBach2の天然変性領域の構造状態の変化が、TBK1によるリン酸化を調節することを明らかにする。本年度は以下の項目を中心に検討を行った。①質量分析法を用いたヘム存在化におけるTBK1によるBach2のリン酸化サイトの検討、②免疫染色法によるTBK1阻害剤を用いたBach2タンパク質細胞内局在への検討

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Biophysical characterization of heme binding to the intrinsically disordered region of Bach1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Segawa K., Watanabe-Matsui M., Tsuda K., Matsui T., Shirouzu M., Igarashi K., Murayama K.
  • 雑誌名: European Biophysics Journal 巻: 48 号: 4 ページ: 361-369
  • DOI: 10.1007/s00249-019-01364-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional Heme Binding to the Intrinsically Disordered C-Terminal Region of Bach1, a Transcriptional Repressor (2019)
  • 著者名/発表者名: Segawa, K., Watanabe-Matsui, M., Matsui, T., Igarashi, K. and Murayama, K.
  • 雑誌名: The Tohoku Journal of Experimental Medicine 巻: 247 号: 3 ページ: 153-159
  • DOI: 10.1620/tjem.247.153
  • NAID: 130007610254
  • ISSN: 0040-8727, 1349-3329
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Infection perturbs Bach2- and Bach1-dependent erythroid lineage chioce to cause anemia (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Itoh-Nakadai A, Matsumoto M, Ishii Y, Watanabe-Matsui M, Ikeda M, Ebina-Shibuya R, Sato Y, Kobayashi M, Nishizawa H, Suzuki K, Muto A, Fujiwara T, Nannya Y, Cazzola M, Ogawa S, Harigae H, Igarashi K
  • 雑誌名: Nat Immunol 巻: 19 号: 10 ページ: 496-497
  • DOI: 10.1038/s41590-018-0202-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phosphorylation of BACH1 switches its function from transcription factor to mitotic chromosome regulator and promotes its interaction with HMMR. (2018)
  • 著者名/発表者名: Li J, Shima H, Nishizawa H, Ikeda M, Brydun A, Matsumoto M, Kato H, Saiki Y, Liu L, Watanabe-Matsui M, Iemura K, Tanaka K, Shiraki T, Igarashi K.
  • 雑誌名: Biochemical Journal 巻: 475 号: 5 ページ: 981-1002
  • DOI: 10.1042/bcj20170520
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The double knockout of Bach1 and Bach2 in mice reveals shared compensatory mechanisms in regulating alveolar macrophage function and lung surfactant homeostasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ebina-Shibuya, R., Watanabe-Matsui, M., Matsumoto, M., Itoh-Nakadai, A., Funayama, R., Nakayama, K., Muto, A., and Igarashi, K.
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 160 号: 6 ページ: 333-334
  • DOI: 10.1093/jb/mvw041
  • NAID: 40021050454
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Charge-state-distribution analysis of Bach2 intrinsically disordered heme binding (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Suenaga, M. Watanabe-Matsui, H. Shima, T. Matsui, M. Ikeda-Saito, K. Igarashi, K. Murayama
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 160 号: 5 ページ: 291-298
  • DOI: 10.1093/jb/mvw035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The transcription factor Bach2 is phosphorylated at multiple sites in murine B cells but a single site prevents its nuclear localization (2016)
  • 著者名/発表者名: Ando R, Shima H, Tamahara T, Sato Y, Watanabe-Matsui M, Kato H, Sax N, Motohashi H, Taguchi K, Yamamoto M, Nio M, Maeda T, Ochiai K, Muto A, Igarashi K
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 291 号: 4 ページ: 1826-1840
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.661702
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 形質細胞分化におけるヘムシグナルと天然変性タンパク質Bach2 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松井（渡部）美紀
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会、シンポジウム「生体金属のMagical Powerとその研究最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] ヘムシグナルによる天然変性タンパク質Bach2の制御機構と生理学的意義の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松井 美紀、島 弘季、武藤哲彦、松本光代、 村山 和隆、五十嵐 和彦
  • 学会等名: ConBio2017（生命科学系学会合同年次大会）神戸
• [学会発表] ヘムによる転写因子Bach2天然変性領域の制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井（渡部）美紀、島弘季、上島珠美、白水美香子、村山和隆、五十嵐和彦
  • 学会等名: 第89回日本生化学学会
  • 発表場所: 仙台国際センター（仙台）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] Role of heme-Bach2 pathway in bone marrow macrophage (2016)
  • 著者名/発表者名: Miki Watanabe-Matsui, Risa Ebina-Shibuya, Ari Ito-Nakadai, Akihiko, Muto, Kazuhiko, Igarashi
  • 学会等名: 9th International Conference on Heme Oxygenase
  • 発表場所: Czech Republic (Prague)
  • 年月日: 2016-09-14
  • 国際学会
• [学会発表] Heme regulates Bach2 protein interaction by binding to its intrinsically disordered region (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Igarashi and Miki Watanabe-Matsui
  • 学会等名: 9th International Conference on Heme Oxygenase
  • 発表場所: Czech Republic (Prague)
  • 年月日: 2016-09-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヘム結合転写抑制因子Bach2の制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井（渡部）美紀、上島珠美、島弘季、末永知史、白水美香子、五十嵐和彦、村山和隆
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2016-06-07
• [図書] 栄養シグナル・鉄代謝と遺伝子制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井（渡部）美紀・五十嵐和彦
  • 総ページ数: 230
  • 出版者: 羊土社