タンパク質タグの付加による細胞内タンパク質の局在・機能変換の構造学的研究

• 研究課題/領域番号: 17028046
• 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: 京都大学 (2006); 横浜市立大学 (2005)
• 研究代表者: 杤尾 豪人 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70336593)
• 研究分担者: 白川 昌宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00202119)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円); 2006年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円); 2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
• キーワード: ユビキチン / SUMO / 構造生物学 / タンパク質タグ / 翻訳後修飾 / NMR

研究概要

タンパク質タグによるタンパク質の修飾の代表的なものとしては、ユビキチン化とSUMO化がある。一般にユビキチンの付加は基質タンパク質の構造変化を伴わないので、ユビキチンとユビキチン結合ドメインの相互作用が鍵となる。一方、SUMOによる修飾は基質タンパク質の構造変化を伴う場合がある。平成17年度に、SUMO化を受けたTDG(Thymine DNA Glycosilase)の結晶構造を決定したが、本年度はその機能変換の詳細を調べるべく研究を行なった。
イソペプチド結合が形成されていないSUMO-1とTDGの複合体はDNA結合活性を保持することが知られている。そこで、この複合体の結晶構造も決定し、両者を比較した。全体的には極めて類似した構造だったが、TDGのα7に違いが見られ、この部分がDNA結合活性に寄与していることが推察できた。
SUMOには四つのアイソフォーム(SUMO-1,2,3,4)が知られ、これらの間に機能的な違いが指摘されている。我々は、SUMO-3とSIM(Sumo Interacting Motif)の相互作用について検討するため、溶液MR法によりSUMO-3と、これに結合するSIM(SUMO Interacting Motif)ペプチドとの複合体の構造決定を行なった。既に決定されているSUMO-1とSIMの複合体構造と比較しSUMOアイソフォーム間におけるSIM認識の差異について明らかにした。亀また、SUMO-3化されたTDGの結晶構造も決定した。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic resonance-based visualization of gene expression in mammalian cells using a bacterial polyphosphate kinase reporter gene. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ki S, Sugihara F, Kasahara K, Tochio H, Shirakawa M, Kokubo T
  • 雑誌名: Biotechniques 42(2) ページ: 209-215
• [雑誌論文] Fine-tuning of protein domain boundary by minimizing potential coiled coil regions (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwaya N, Goda N, Unzai S, Fujiwara K, Tanaka T, Tomii K, Tochio H, Shirakawa M, Hiroaki H
  • 雑誌名: J Biomol NMR. 37(1) ページ: 53-63
• [雑誌論文] In-cell NMR spectroscopy of proteins inside Xenopus laevis oocytes. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakai T, Tochio H, Tenno T, Ito Y, Kokubo T, Hiroaki H, Shirakawa M
  • 雑誌名: J Biomol NMR. 36(3) ページ: 179-188
• [雑誌論文] Heteronuclear multidimensional NMR and homology modelling studies or the C-terminal nucleotide-binding domain of the human mitochondrial ABC transporter ABCB6 (2006)
  • 著者名/発表者名: Kurashima-Ito K, Ikeya T, Senbongi H, Tochio H, Mikawa T, Shibata T, Ito Y
  • 雑誌名: J Biomol NMR. 35(1) ページ: 53-71
• [雑誌論文] Crystal structure of SUMO-3-modified thymine-DNA glycosylase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Baba D, Maita N, Jee JG, Uchimura Y, Saitoh H, Sugasawa K, Hanaoka F, Tochio H, Hiroaki H, Shirakawa M
  • 雑誌名: J Mol Biol. 359(1) ページ: 137-147
• [雑誌論文] A novel magnetic resonance-based method to measure gene expression in living cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ki S, Sugihara F, Kasahara K, Tochio H, Okada-Marubayashi A
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 34(6)
• [雑誌論文] Structural characterization of the MIT domain from human Vps4b. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takasu, H., Jee, J.G., Ohno, A., Goda, N., Fujiwara, K., Tochio, H., Shirakawa, M., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Blochem Biophys Res Commun 334 ページ: 460-465
• [雑誌論文] Structure of the UBA domain of Dsk2p in complex with ubiquitin molecular determinants for ubiquitin recognition. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohno, A., Jee, J., Fujiwara, K., Tenno, T., Goda, N., Tochio, H., Kobayashi, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Structure 13 ページ: 521-532
• [雑誌論文] Molecular mechanism of a temperature-sensitive phenotype in peroxisomal biogenesis disorder. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, K., Kato, Z., Nagase, T., Shimozawa, N., Kuwata, K., Omoya, K., Li, A., Matsukuma, E., Yamamoto, Y., Ohnishi, H., Tochio, H., Shirakawa, M., Suzuki, Y., Wanders, R.J., Kondo, N.
  • 雑誌名: Pediatr Res 58 ページ: 263-269
• [雑誌論文] Crystal structure of thymine DNA glycosylase conjugated to SUMO-1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Baba, D., Maita, N., Jee, J.G., Uchimura, Y., Saitoh, H., Sugasawa, K., Hanaoka, F., Tochio, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Nature 435 ページ: 979-982
• [雑誌論文] Plc1p, Arg82p, and Kcs1p, enzymes involved in inositol pyrophosphate synthesis, are essential for phosphate regulation and polyphosphate accumulation in Saccharomyces cerevisiae. (2005)
  • 著者名/発表者名: Auesukaree, C., Tochio, H., Shirakawa, M., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: J Biol Chem 280 ページ: 25127-25133