小胞体膜タンパク質の品質管理に関わる新規因子の遺伝学的探索と生化学的解析

• 研究課題/領域番号: 18K19306
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 中務 邦雄 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (90547522)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 小胞体 / 膜タンパク質 / ユビキチン / プロテアソーム / 分解

研究成果の概要

小胞体の構造異常タンパク質はサイトゾルのプロテアソームによって除去される。この分解系はendoplasmic reticulum-associated degradation (ERAD)と呼ばれている。本研究では膜貫通の異常タンパク質に着目して、分解メカニズムを解析した。酵母の遺伝学的手法と生化学的手法を併用することで、 (1)生体膜における膜タンパク質の安定性の実験的、理論的考察、(2)膜タンパク質分解の生理的意義の考察、(3)レトロトランスロコン複合体の変異解析を行った。その他、(4)哺乳類におけるERADについて共同研究を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞には立体構造の形成に失敗した異常タンパク質を特異的に認識して分解する品質管理の仕組みが備わっている。本研究では、小胞体の膜に存在する異常タンパク質に着目し、出芽酵母の遺伝学、生化学の手法を駆使して、分解の仕組みを詳細に解析した。本研究で得られた成果は、異常タンパク質の蓄積を防ぐ方法論の開発につながるものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Dot6/Tod6 degradation fine-tunes the repression of ribosome biogenesis under nutrient-limited conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Kusama Kino、Suzuki Yuta、Kurita Ena、Kawarasaki Tomoyuki、Obara Keisuke、Okumura Fumihiko、Kamura Takumi、Nakatsukasa Kunio
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 3 ページ: 103986-103986
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.103986
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proteolysis of adaptor protein Mmr1 during budding is necessary for mitochondrial homeostasis in Saccharomyces cerevisiae (2022)
  • 著者名/発表者名: Obara Keisuke、Yoshikawa Taku、Yamaguchi Ryu、Kuwata Keiko、Nakatsukasa Kunio、Nishimura Kohei、Kamura Takumi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1038/s41467-022-29704-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A positive genetic selection for transmembrane domain mutations in HRD1 underscores the importance of Hrd1 complex integrity during ERAD (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakatsukasa Kunio、Wigge Sylvia、Takano Yuki、Kawarasaki Tomoyuki、Kamura Takumi、Brodsky Jeffrey L.
  • 雑誌名: Current Genetics 巻: 68 号: 2 ページ: 227-242
  • DOI: 10.1007/s00294-022-01227-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ZSWIM8 is a myogenic protein that partly prevents C2C12 differentiation (2021)
  • 著者名/発表者名: Okumura Fumihiko、Oki Nodoka、Fujiki Yuha、Ikuta Rio、Osaki Kana、Hamada Shun、Nakatsukasa Kunio、Hisamoto Naoki、Hara Taichi、Kamura Takumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 20880-20880
  • DOI: 10.1038/s41598-021-00306-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Potential Physiological Relevance of ERAD to the Biosynthesis of GPI-Anchored Proteins in Yeast (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakatsukasa K.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 22(3) 号: 3 ページ: 1061-1061
  • DOI: 10.3390/ijms22031061
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cul5-type Ubiquitin Ligase KLHDC1 Contributes to the Elimination of Truncated SELENOS Produced by Failed UGA/Sec Decoding (2020)
  • 著者名/発表者名: Okumura Fumihiko、Fujiki Yuha、Oki Nodoka、Osaki Kana、Nishikimi Akihiko、Fukui Yoshinori、Nakatsukasa Kunio、Kamura Takumi
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 号: 3 ページ: 100970-100970
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.100970
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Harmonizing Experimental Data with Modeling to Predict Membrane Protein Insertion in Yeast (2019)
  • 著者名/発表者名: Guerriero C.J., Gomez Y.K., Daskivich G.J., Reutter K.R., Augustine A.A., Weiberth K.F., Nakatsukasa K., Grabe M., and *Brodsky J.L.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 117 号: 4 ページ: 668-678
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2019.07.013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Msp1 Clears Mistargeted Proteins by Facilitating Their Transfer from Mitochondria to the ER (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto S., Nakatsukasa K., Kakuta C., Tamura Y., Esaki M., and *Endo T.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 76 号: 1 ページ: 191-205
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2019.07.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hepatic Sdf2l1 controls feeding-induced ER stress and regulates metabolism (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasako T., Ohsugi M., Kubota N., Itoh S., Okazaki Y, Terai A., Kubota T., Yamashita S., Nakatsukasa K., Kamura T., Iwayama K., Tokuyama K., Kiyonari H., Furuta Y., Shibahara J., Fukayama M., Enooku K., Okushin K., Tsutsumi T., Tateishi R., Tobe K., Asahara H., Koike K., *Kadowaki T. & *Ueki K.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08591-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The HECT-type ubiquitin ligase Tom1 contributes to the turnover of Spo12, a component of the FEAR network, in G2/M phase. (2018)
  • 著者名/発表者名: *Nakatsukasa K., Sone M., Alemayehu D.H., Okumura F., and *Kamura T.
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 592 号: 10 ページ: 1716-1724
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13066
  • 査読あり
• [学会発表] Quality control of enzymatically active mitochondrial precursor protects cells against ectopic metabolite stress (2021)
  • 著者名/発表者名: 中務邦雄
  • 学会等名: 第73回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] A possible novel mechanism for the regulation of ribosome biogenesis under starvation conditions (2020)
  • 著者名/発表者名: 草間幾乃, 中務邦雄
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] Maintenance of metabolic homeostasis by the proteasomal degradation of cytosolically mislocalized citrate synthase. (2020)
  • 著者名/発表者名: 川原﨑智之, 中務邦雄
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] 細胞質に誤局在したクエン酸合成酵素の分解による代謝恒常性の維持 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中務邦雄
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] 栄養ストレス条件下におけるリボソーム生合成の調節機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中務邦雄
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 可溶性の代謝酵素の分解におけるAAA ATPase Cdc48/p97の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川原﨑 智之2、森山 昭彦2、〇中務 邦雄1
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ２つのAAA-ATPアーゼによるミトコンドリア外膜に誤局在したテイルアンカータンパク質の分解機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 〇松本 俊介1、角田 千香1、中務 邦雄2、田村 康3、江崎 雅俊4、遠藤 斗志也1
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 出芽酵母E3リガーゼ複合体SCFMet30によるAry34の分解制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 〇山口 竜1、小原 圭介1、奥村 文彦1、嘉村 巧1、中務 邦雄2
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ユビキチンリガーゼSPSB4はEphB2を介した細胞間反発運動を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 〇奥村 文彦1、奥村（城尾） 晶子1、小原 圭介1、錦見 昭彦3、福井 宣規2、中務 邦雄4、嘉村 巧1
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 小胞体および小胞体から形成される膜系を舞台とした膜タンパク質の分解経路 (2018)
  • 著者名/発表者名: 〇中務 邦雄
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] Regulation of metabolic pathways by the ubiquitin-proteasome system (2018)
  • 著者名/発表者名: Kunio Nakatsukasa
  • 学会等名: International Symposium - Proteins: From the Cradle to the Grave
  • 国際学会
• [備考]
  • URL: https://www.nsc.nagoya-cu.ac.jp/~nakatsukasa/lab.html