自然免疫・炎症応答を制御する脱ユビキチン化酵素マップの構築

• 研究課題/領域番号: 19K22541
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分49:病理病態学、感染・免疫学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 徳永 文稔 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (00212069)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 脱ユビキチン化酵素 / タンパク質 / 細胞 / 炎症 / 自然免疫 / オートファジー / 酵素 / シグナル伝達 / ユビキチン / 細胞死

研究開始時の研究の概要

申請者らが独創的に構築したヒト脱ユビキチン化酵素(DUB) cDNAセットを用いて、gain-of-function法にて炎症や自然免疫に重要なシグナル伝達や選択的オートファジー制御に関わるDUBの定量的・網羅的探索に挑戦するとともに、酵素機能の生化学的解析、細胞・個体レベルでの生理機能解析、DUB阻害剤の同定を目指し、炎症・自然免疫を制御するDUBの相対位置付け(DUBマップ)を明らかにする。また、シグナル伝達経路・選択的オートファジーの研究試薬や癌・炎症性疾患に対する創薬シーズの開発を目指す。本研究から、基礎医学研究のみならず、癌や炎症性疾患に対する新規創薬標的の同定が期待される。

研究成果の概要

ユビキチンは、細胞内の不要タンパク質に結合して選択的に分解に導く目印として同定され、2004年に発見者らにノーベル化学賞が授与されるに至った重要な細胞機構である。その後の研究から、タンパク質分解のみならず炎症・免疫シグナルや選択的オートファジー、DNA修復など多彩な細胞機能制御に関わることが明らかになってきた。生成されたユビキチン鎖を分解する脱ユビキチン化酵素(DUB)はヒトでは約100種存在し、ユビキチン生成を介する多様な細胞機能を制御する。本研究では、88種のDUBを調整し、炎症・免疫シグナルや選択的オートファジーに関わるDUBを網羅的に探索・特徴解明、阻害剤開発を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ユビキチン修飾系の制御破綻は癌や神経変性疾患など各種疾患発症に関わるため、近年、脱ユビキチン化酵素(DUB)が創薬標的として高く注目されている。我々は独創的にDUBのライブラリーを調整し、各種細胞機能を制御するDUBの抽出を進め、特に炎症応答に関わる新規DUBを見出すことができた。また、細胞内侵入細菌が引き起こす選択的オートファジーとの関連、及び直鎖状ユビキチンを特異的に分解するDUBに対する阻害剤探索を行なった。これらの研究から新規細胞制御性DUBの発見と創薬シーズ展開が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Th2 cell-derived histamine is involved in nasal Th2 infiltration in mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki N, Terawaki S, Shimizu K, Oikawa D, Sakamoto H, Sunami K, Tokunaga F.
  • 雑誌名: Inflammation Research 巻: In press 号: 5 ページ: 539-541
  • DOI: 10.1007/s00011-021-01458-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Th2 cells and macrophages cooperatively induce allergic inflammation through histamine signaling (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki N, Terawaki S, Shimizu K, Oikawa D, Sakamoto H, Sunami K, Tokunaga F.
  • 雑誌名: Plos One 巻: - 号: 3 ページ: e0248158-e0248158
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0248158
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crosstalk Between NDP52 and LUBAC in Innate Immune Responses, Cell Death, and Xenophagy. (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyashita H, Oikawa D, Terawaki S, Kabata D, Shintani A, Tokunaga F.
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 12 ページ: 635475-635475
  • DOI: 10.3389/fimmu.2021.635475
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 6His-tagged Recombinant Human Cytoglobin Deactivates Hepatic Stellate Cells and Inhibits Liver Fibrosis by Scavenging Reactive Oxygen Species (2021)
  • 著者名/発表者名: Ninh Quoc Dat, Le Thi Thanh Thuy, Vu Ngoc Hieu, Fuminori Tokunaga, Massimo Pinzani, and Norifumi Kawada
  • 雑誌名: Hepatology 巻: 0-0 号: 6 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1002/hep.31752
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MIND bomb 2 prevents RIPK1 kinase activity-dependent and -independent apoptosis through ubiquitylation of cFLIPL (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakabayashi Osamu、Takahashi Hirotaka、Moriwaki Kenta、Komazawa-Sakon Sachiko、Ohtake Fumiaki、Murai Shin、Tsuchiya Yuichi、Koyahara Yuki、Saeki Yasushi、Yoshida Yukiko、Yamazaki Soh、Tokunaga Fuminori、Sawasaki Tatsuya、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 号: 1 ページ: 80-80
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01603-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The synchronized gene expression of retrotransposons and type I interferon in dermatomyositis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuriyama Y, Shimizu A, Kanai S, Oikawa D, Tokunaga F, Tsukagoshi H, Ishikawa O.
  • 雑誌名: Journal of American Academy of Dermatology 巻: 84 号: 4 ページ: 1103-1105
  • DOI: 10.1016/j.jaad.2020.05.051
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 直鎖状ユビキチン鎖の神経変性疾患への関与とLUBAC阻害剤の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 及川 大輔、伊東 秀文、徳永 文稔
  • 雑誌名: 生化学 巻: 92 号: 1 ページ: 28-34
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2020.920028
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2020-02-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヒト脱ユビキチン化酵素タンパク質アレイの開発とその応用例 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏隆、山中聡士、徳永文稔、澤崎達也
  • 雑誌名: 生化学 巻: 92 号: 1 ページ: 64-74
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2020.920064
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2020-02-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular and Mathematical Analyses of LUBAC Involvement in T Cell Receptor-Mediated NF-κB Activation Pathway (2020)
  • 著者名/発表者名: D.Oikawa, N.Hatanaka, T.Suzuki, F.Tokunaga
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 11 ページ: 601926-601926
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.601926
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Human DUB Protein Array for Clarification of Linkage Specificity of Polyubiquitin Chain and Application to Evaluation of Its Inhibitors (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Hirotaka、Yamanaka Satoshi、Kuwada Shohei、Higaki Kana、Kido Kohki、Sato Yusuke、Fukai Shuya、Tokunaga Fuminori、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 8 号: 6 ページ: 152-152
  • DOI: 10.3390/biomedicines8060152
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Linear ubiquitin code: Its writer, erasers, decoders, inhibitors, and implications in disorders. (2020)
  • 著者名/発表者名: Oikawa D, Sato Y, Ito H, and Tokunaga F.
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 9 ページ: 3381-3381
  • DOI: 10.3390/ijms21093381
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular bases for HOIPINs-mediated inhibition of LUBAC and innate immune responses. (2020)
  • 著者名/発表者名: Oikawa D, Sato Y, Ohtake F, Komakura K, Hanada K, Sugawara K, Terawaki S, Mizukami Y, Phuong HT, Iio K, Obika S, Fukushi M, Irie T, Tsuruta D, Sakamoto S, Tanaka K, Saeki Y, Fukai S, Tokunaga F.
  • 雑誌名: Commun. Biol. 巻: 3 号: 1 ページ: 163-163
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0882-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subquinocin, a small molecule inhibitor of CYLD and USP-family deubiquitinating enzymes, promotes NF-κB signaling (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Satoshi、Sato Yusuke、Oikawa Daisuke、Goto Eiji、Fukai Shuya、Tokunaga Fuminori、Takahashi Hirotaka、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 524 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.12.049
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 創薬を見据えた直鎖状ユビキチン鎖生成酵素(LUBAC)阻害剤開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 徳永 文稔
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 56 号: 1 ページ: 26-30
  • DOI: 10.14894/faruawpsj.56.1_26
  • NAID: 130007779035
  • ISSN: 0014-8601, 2189-7026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear Polyubiquitin Chain Modification of TDP-43-Positive Neuronal Cytoplasmic Inclusions in Amyotrophic Lateral Sclerosis (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Yoshiaki、Tsuji Kazumi、Ayaki Takashi、Mori Megumi、Tokunaga Fuminori、Ito Hidefumi
  • 雑誌名: Journal of Neuropathology & Experimental Neurology 巻: 79 号: 3 ページ: 256-265
  • DOI: 10.1093/jnen/nlz135
  • 査読あり
• [雑誌論文] The E3 ubiquitin ligase MIB2 enhances inflammation by degrading the deubiquitinating enzyme CYLD (2019)
  • 著者名/発表者名: Uematsu Atsushi、Kido Kohki、Takahashi Hirotaka、Takahashi Chikako、Yanagihara Yuta、Saeki Noritaka、Yoshida Shuhei、Maekawa Masashi、Honda Mamoru、Kai Tsutomu、Shimizu Kouhei、Higashiyama Shigeki、Imai Yuuki、Tokunaga Fuminori、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 294 号: 38 ページ: 14135-14148
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.010119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of linear polyubiquitin chain immunoreactivity in tau pathology of Alzheimer’s disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Yoshiaki、Sakamoto Shinji、Tsuji Kazumi、Ayaki Takashi、Tokunaga Fuminori、Ito Hidefumi
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 703 ページ: 53-57
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2019.03.017
  • 査読あり
• [学会発表] 大阪市立大学医学部1年生に対する臨床遺伝教育の試み (2020)
  • 著者名/発表者名: 馬場遥香, 浄弘裕紀子, 堀田純子, 徳永文稔, 瀬戸俊之
  • 学会等名: 第44回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
• [学会発表] NDP52のユビキチン結合性を介した炎症応答・細胞死制御とLUBAC阻害剤の影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮下裕久, 及川大輔, 寺脇正剛, 徳永文稔
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] 非定型型直鎖状ユビキチン鎖を足場とするNF-κB活性化の細胞機能と数理モデル (2020)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔, 及川大輔, 畑中尚也, 鈴木貴
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトDUBアレイ技術を用いたUSP特異的阻害剤の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏隆, 山中聡士, 桑田翔平, 檜垣佳奈, 佐藤裕介, 深井周也, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] HOIPINsによるLUBAC活性抑制と自然免疫応答制御の分子基盤 (2020)
  • 著者名/発表者名: 及川大輔, 徳永文稔
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] cFLIPのユビキチン化による新たなアポトーシス抑制機構の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中林修, 高橋宏隆, 村井晋, 大竹史明, 駒澤幸子, 土屋勇一, 佐伯泰, 吉田雪子, 山崎創, 徳永文稔, 森脇健太, 澤崎達也, 中野裕康
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] Mathematical Model of Linear Ubiquitination-mediated NF-κB Activation Pathway (2020)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga F, Oikawa D, Hatanaka N, Suzuki T
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program “Establishing International Research Network of Mathematical Oncology”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] コムギ無細胞系を用いた直鎖状ユビキチン鎖の新規デコーダー分子の網羅的探索と機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏隆, 長尾和哉, 岩崎誠, 佐藤裕介, 及川大輔, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 非定型型直鎖状ユビキチン鎖を足場とした炎症シグナル発信とプロテイノパチー (2020)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔, 伊東秀文, 及川大輔
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] LRBA DUF1088ドメインの自然免疫制御における重要性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 及川大輔、駒倉啓大、福士雅也、入江崇、堀居拓郎、畑田出穂、阪口剛正、徳永文稔
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 直鎖状ポリユビキチン鎖結合タンパク質ZnUBPファミリーのNF-κB抑制機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏隆、及川大輔、長尾和哉、岩崎誠、今井祐記、徳永文稔、澤崎達也
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 脱ユビキチン化酵素OTUD1によるNF-κB経路とインターフェロン産生経路の相反的制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 駒倉啓大、及川大輔、徳永文稔
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 直鎖状ユビキチン鎖生成を介した炎症シグナル発信と疾患・創薬 (2019)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔
  • 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] Hsp72によるがん細胞遊走制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塩田正之、田中昌子、鰐渕英機、徳永文稔
  • 学会等名: 第14回日本臨床ストレス応答学会
• [学会発表] LUBACによるT細胞受容体シグナル制御に関する細胞・生化学及び数理モデル解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 及川大輔、畑中尚也、鈴木貴、徳永文稔
  • 学会等名: 第14回日本臨床ストレス応答学会
• [学会発表] Stress Signaling Modules: ストレスの受容と細胞応答の選択性 LUBACシグナルソームによる自然免疫応答の選択的制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 及川 大輔, 駒倉 啓大, 阿部 貴則, 飯尾 清誠, 小比賀 真吾, 勝矢 健, 花田 和希, 坂本 信二, 徳永 文稔
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 自然免疫制御に関わる新規脱ユビキチン化酵素OTUD1の同定と生理機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 駒倉啓大、徳永文稔
  • 学会等名: 第24回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
• [学会発表] Screening and characterization of novel LUBAC inhibitors, HOIPINs (2019)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, D., Katsuya, K., Hanada, K., Sugawara, K., Tsuruta, D., Sakamoto, S., Tokunaga, F.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting on Ubiquitin, Autophagy & Disease
  • 国際学会
• [備考] 大阪市立大学大学院医学研究科分子病態学
  • URL: http://osaka-cu-1seika.umin.jp