細胞質ペプチド:N-グリカナーゼの出芽酵母における機能解析

• 研究課題/領域番号: 17687009
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所 (2007); 大阪大学 (2005-2006)
• 研究代表者: 鈴木 匡 理化学研究所, 糖鎖代謝学研究チーム, チームリーダー (90345265)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円); 2007年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2006年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2005年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: PNGase / 小胞体関連分解(ERAD) / チオレドキシン / 酸化還化(レドックス) / リシン / 品質管理 / ERAD / 糖タンパク質 / 糖鎖結合ドメイン / Rad23 / 糖たんぱく質 / Ufd2

研究概要

細胞質ペプチド:N-グリカナーゼは小胞体における品質管理機構に関連する分子である。すなわち、機能的な構造をとれない糖タンパク質、あるいは正しいサブユニット構造をとれない糖タンパク質を分解、除去する小胞体関連分解(ERAD)と呼ばれる過程に関わっており、異常タンパク質が26Sプロテアソームで分解される際に、糖質をタンパク質から脱離させ、その後のタンパク質分解の効率を促進することが示唆されている。昨年度までに我々は出芽酵母に始めて見出したPNGase依存的に分解する基質である植物毒素タンパク質リシンの無毒化変異体を用いたERADのアッセイ法を確立した。今年度はこのシステムを用いて、線虫由来のPNGaseオルソログがin vivoでPNGase活性を持ち、N端側のチオレドキシンドメインと両方をあわせて2重の酵素活性を持つタンパク質であることを明らかにした。本酵素は活性中心のシステイン残基を持ち、線虫において細胞質PNGaseがチオレドキシンとの融合タンパク質として存在することで、この酵素活性が酸化還元レドックス環境に非常に強く影響をうけることが示唆された。また、リシンタンパク質の分解の有無を細胞の増殖でアッセイできるような遺伝学的システムの確立に成功した。この新しいシステムによって、始めてPNGase依存的なERADの分解系の解析が可能になり、既知のERAD経路との共通点とともに、様々な違いが存在することが明らかとなった(田邊ら、発表準備中)。これらの研究によって、細胞質PNGaseのERADにおける重要性がはじめて明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Dual enzymatic properties of the cytoplasmic peptide: N-glycanse in C. elegans. (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki, ら
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 358 ページ: 837-841
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoplasmic peptide: N-glycanase and catabolic pathway for free N-glycans in the cytosol. (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki
  • 雑誌名: Sem. Cell Develop. Biol. 18 ページ: 762-769
  • 査読あり
• [雑誌論文] Site-specific labeling of cytoplasmic peptide : N-glycanase by N,N'-diacetylchitobiose-related compounds. (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, I.Hara, M.Nakano, G.Zhao, W.J.Lennarz, H.Schindelin, N.Taniguchi, K.Totani, I.Matsuo, Y.Ito
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281 ページ: 22152-22160
• [雑誌論文] The Cytoplasmic peptide : N-glycanase (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Tanabe, W.J.Lennarz, T.Suzuki
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 415 ページ: 46-55
• [雑誌論文] The Png1-Rad23 complex regulates glycoprotein turnover. (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Kim, J.Ahn, C.Liu, K.Tanabe, J.Apodaca, T.Suzuki, H.Rao
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 172 ページ: 211-219
• [学会発表] 細胞質PNGaseはERAD経路で機能する (2007)
  • 著者名/発表者名: 田邊 香, ら
  • 学会等名: 第30回日本生化学会大会/第80回日本分子生物学会大会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] Peptide: N-glycanase (PNGase) and transglutaminase (TGase): same catalytic domain, distinct function. (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki, ら
  • 学会等名: 9th International Conference on Transglutaminase and Protein Crosslinking
  • 発表場所: Marakkesh(Morroco)
  • 年月日: 2007-09-02
• [学会発表] The cytoplasmic PNGase is implicated in the ERAD system. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Tanabe, ら
  • 学会等名: 第27回札幌がんセミナー
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2007-07-12