翻訳開始因子キナーゼのヘム結合・リン酸化・分解によるダイナミクス

• 研究課題/領域番号: 21770130
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 五十嵐 城太郎 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80375162)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009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: ヘム / 自己リン酸化 / プロテアソーム / 結晶化 / ヘム調節インヒビター / 翻訳開始因子キナーゼ / 脱リン酸化 / ヘム制御モチーフ / 質量分析

研究概要

翻訳開始因子キナーゼHRIの分子レベルでの活性調節機構を明らかにするために、ヘム結合部位・自己リン酸化部位の同定、及びプロテアソームによる分解を解析した。1)マウスの他、ヒト、ラット、ゼブラフィッシュHRIをクローニングした。ヘム結合部位はCys-Pro配列からなるヘム制御モチーフと関係する。2)マウスHRIを用いてLC-MS/MS解析により、33カ所のリン酸化部位を同定した。変異導入実験より、活性に重要なリン酸化部位は、Tyr193,Thr485,Thr490である。3)培養細胞中のHRIの動態を分析すると、HRIは速やかに分解されていた。試験管内実験において、HRIは20Sプロテアソームによって分解された。

研究成果

• [雑誌論文] A hydrogen-bonding network formed by the B10-E7-E11 residues of a truncated hemoglobin from Tetrahymena pyriformis is critical for stability of bound oxygen and nitric oxide detoxification. (2011)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J., Kobayashi, K., Matsuoka, A.
  • 雑誌名: J.Biol.Inorg.Chem. 16 ページ: 599-609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophosphorylation of heme-regulated eukaryotic initiation factor 2α kinase, HRI, and the role of the modification in catalysis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J., Sasaki, T., Kobayashi, N., Yoshioka, S., Matsushita, M., Shimizu, T.
  • 雑誌名: FEBS J. 278 ページ: 918-928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heme binding characteristics of the isolated PAS-B domain of mouse Per2, a transcriptional regulatory factor associated with circadian rhythms. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayasaka, K., Kitanishi, K., Igarashi, J., Shimizu, T.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta 1814 ページ: 326-333
  • 査読あり
• [雑誌論文] A hydrogen-bonding network formed by the B10-E7-E11 residues of a truncated hemoglobin from Tetrahymena pyriformis is critical for stability of bound oxygen and nitric oxide detoxification (2011)
  • 著者名/発表者名: Jotaro Igarashi
  • 雑誌名: Journal of Biological Inorganic Chemistry 巻: 16 ページ: 599-609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophosphorylation of heme-regulated eukaryotic initiation factor 2α kinase, HRI, and the role of the modification in catalysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Jotaro Igarashi
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 278 ページ: 918-928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalysis and oxygen binding of Ec DOS, a heme-based oxygen-sensor enzyme from Escherichia coli. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Tanaka, A., Takahashi, H., Igarashi, J., Ishitsuka, Y., Yokota, N., Shimizu, T.
  • 雑誌名: J.Biochem. 148 ページ: 693-703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Important roles of Tyr43 at the putative heme distal side in oxygen recognition and stability of the Fe(II)-O 2 complex of YddV, a globin-coupled heme-based oxygen sensor diguanylate cyclase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kitanishi, K., Kobayashi, K., Kawamura, Y., Ishigami, I., Ogura, T., Nakajima, K., Igarashi, J., Tanaka, A., Shimizu, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 49 ページ: 10381-10393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thiolate with α-lipoic acid remedies depressive behavior of mice induced by methyl-mercury. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kitanishi, K., Igarashi, J., Shimizu, T.
  • 雑誌名: Curr.Top.Toxicol. 6 ページ: 23-29
• [雑誌論文] Selective neuronal nitric oxide synthase inhibitors and the prevention of cerebral palsy. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ji, H., Tan, S., Igarashi, J., Li, H., Derrick, M., Martasek, P., Roman, L., Vasquez-Vivar, J., Poulos, T.L., Silverman, R.B.
  • 雑誌名: Ann.Neurol. 65 ページ: 209-217
  • 査読あり
• [雑誌論文] The FG loop of a heme-based gas sensor enzyme, Ec DOS, functions in heme binding, autoxidation and catalysis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Igarashi, J., Shimizu, T.
  • 雑誌名: J.Inorg.Biochem. 103 ページ: 1380-1385
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Phe113 at the distal side of the heme domain of an oxygen-sensor (Ec DOS) in the characterization of the heme environment. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Araki, Y., Tanaka, A., Igarashi, J., Wada, T., Shimizu, T.
  • 雑誌名: J.Inorg.Biochem. 103 ページ: 989-996
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of constitutive nitric oxide synthases in complex with de novo designed inhibitors. (2009)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J., Li, H., Jamal, J., Ji, H., Fang, J., Lawton, G., Silverman, R.B., Poulos, T.L.
  • 雑誌名: J.Med.Chem. 52 ページ: 2060-2066
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular mechanism of NO-induced catalytic activation of mouse heme-regulated eukaryotic initiation factor 2α kinase, HRI. (2010)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J., Sasaki, T., Iwashita, J.,Shimizu, T.
  • 学会等名: Pacifichem 2010 Congress.Honolulu
  • 発表場所: HI, USA.
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] ヘム調節インヒビター(HRI)のヘム・リン酸化による活性調節機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎, 佐々木健彦, 清水透
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第82回日本生化学会大会合同大会(BMB2010)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] ヘム調節インヒビター(HRI)のヘム・リン酸化による活性調節機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第82回日本生化学会年会合同大会(BMB2010)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] NO-induced activation of a heme-sensor, eIF2α kinase, in association with binding to cysteine and heme. (2010)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J., Sasaki, T., Iwashita, J.,Shimizu, T.
  • 学会等名: 6th International Conference, Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide.
  • 発表場所: Kyoto,Japan.
  • 年月日: 2010-06-15
• [学会発表] ヘム調節インヒビター(HRI)のヘム・リン酸化による反応制御機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎, 佐々木健彦, 清水透
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部第76回例会・シンポジウムム
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2010-05-08
• [学会発表] ヘム調節インヒビター(HRI)のヘム・リン酸化による反応制御機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部第76回例会・シンポジウム
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2010-05-08
• [学会発表] Heme-regulated eukaryotic initiation factor 2α kinase associated with protein translation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J.,Shimizu, T.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Protein Cofactors, Radicals and Quinones.
  • 発表場所: Ventura, CA, USA.
• [学会発表] Heme-regulated eukaryotic initiation factor 2α kinase associated with protein translation (2010)
  • 著者名/発表者名: Jotaro Igarashi
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Protein Cofactors, Radicals and Quinones
  • 発表場所: Ventura, CA, USA
• [学会発表] ヘム調節インヒビター(HRI)の活性調節機構:ヘム結合及びリン酸化について (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎, 佐々木健彦, 岩下隼, 清水透
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Molecular mechanism of HRI : Heme binding and autophosphorylation (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Oxygen stability and crystal structure of Tetrahymena truncated hemoglobin. (2009)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J., Matsuoka, A.
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC14).
  • 発表場所: Nagoya, Japan.
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Oxygen stability and crystal structure of Tetrahymena truncated hemoglobin (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎
  • 学会等名: 14th International Conference of Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] The heme-binding site of the heme-regulated inhibitor (HRI), and the role of heme regulatory motif in heme sensing. (2009)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J.,Murase, M., Shimizu, T.
  • 学会等名: 16th International Conference on Cytochrome P450, Biochemisty, Biphysics, Functional Genomics.
  • 発表場所: Nago, Japan.
  • 年月日: 2009-06-23
• [学会発表] The heme-binding site of the heme-regulated inhibitor(HRI), and the role of the heme regulatory motif in heme sensing (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎
  • 学会等名: 16th International Conference on Cytochrome P450
  • 発表場所: 名護
  • 年月日: 2009-06-23
• [学会発表] ヘム調節インヒビター(HRI)の-酸化窒素による活性調節機構:S-ニトロシル化の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎, 岩下隼, 佐々木健彦, 清水透
  • 学会等名: 第9回日本NO学会学術集会会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-05-08
• [図書] Emerging Role of Heme as a Signal and the Gas-Sensing Site : Heme-Sensing and Gas-Sensing Proteins.Handbook of Porphyrin Science (Kadish, K.M., Smith, K.M., Guilard, R.Eds.) (2011)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, J., Kitanishi, K., Shimizu, T.
  • 出版者: World Scientific (Hackensack, NJ, USA)
• [図書] Handbook of Porphyrin Science Vol 15 (2011)
  • 著者名/発表者名: Jotaro Igarashi(分担執筆)
  • 出版者: World Scientific
• [図書] 酵素利用技術体系(小宮山眞編)(シトクロムP450.) (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎, 清水透
  • 出版者: エヌ・ティー・エス(東京)
• [図書] 酵素利用技術体系 (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎(分担執筆)
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] の分子生物学 第2版(大村恒雄, 石村巽, 藤井義明編)(のヘムーチオレート蛋白質の構造と機能.P450) (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎, 清水透, 他
  • 出版者: 講談社(東京)
• [図書] P450の分子生物学(大村恒雄、石村巽、藤井義明編) (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐城太郎
  • 総ページ数: 303
  • 出版者: 講談社
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/shimizu/
• [備考]
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/Tunv_Title_All.php?&user_num=z8/Pz8/Pz8/Mz8zH&sel1=1&sel2=1&sel3=1&sel4=0&page=1&lang=J
• [備考]
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/1574b096d2e56102954b499022bff4e2.html
• [備考]
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/1574b096d2e56102954b499022bff4e2.html