研究課題
基盤研究(C)
UFM1システムはユビキチン様修飾システムの一つであり、基質タンパク質をUFM1修飾することで、基質の機能変換を引き起こす。最近、UFM1システムは小胞体選択的オートファジー（ER-phagy）を誘導することや、UFM1システムの機能異常が小頭症を伴う遺伝性重篤発達障害を引き起こすことが明らかとなった。しかし、ER-phagyや病態発症に関与するUFM1の基質は同定されていない。本研究ではER-phagyを制御するUFM1基質を同定するとともに、UFM1介在性ER-phagyの作用機序を明らかにする。
ユビキチン様タンパク質（UBL）によるタンパク質修飾は、限られたゲノム情報を増幅し、オートファジーや抗ウイルス経路を含む多様な細胞内プロセスを制御する。UFM1は、UFM1特異的活性化（E1）酵素であるUBA5と高エネルギーのチオエステル結合を形成することにより活性化される。活性化されたUFM1はUFM1特異的結合（E2）酵素であるUFC1に移行し、UFL1、UFBP1、CDK5RAP3からなるUFM1特異的連結（E3）酵素複合体を介して標的タンパク質に共有結合する。UFM1システムはユビキチン様修飾システムの一つであり、基質タンパク質をUFM1修飾することで、基質の機能変換を引き起こす。UFM1システムは、小胞体関連タンパク質分解、小胞体でのリボソーム関連品質管理（ER-RQC）、小胞体のオートファジー（ER-phagy）に関与することが報告されているが、UFM1システムが異なる小胞体関連機能をどのように制御しているかは依然として不明である。今回、我々はAlphafold2（AF2）による構造予測、そしてAF-Multimerによる複合体予測より、UFC1 (E2)、UFL1 (E3 サブユニット) 、UFBP1 (E3サブユニット) 、 CDK5RAP3 (E3調整サブユニット)、UFM1の5者複合体の構造を高い信頼性で予測した。UFM1 連結酵素であるUFL1と小胞体に局在するUFBP1とが安定に複合体を形成すること、その複合体にCDK5RAP3が結合すると小胞体上で翻訳が停止したリボソーム60SのRPL26にUFM1が連結されることを明らかにした。さらに、このUFM1 E3複合体は、UFBP1に含まれるUFM1結合モチーフ（UFIM）を介してUFM1が連結されたRPL26に結合すること、このUFIMを介した結合が小胞体における合成途中のタンパク質分解に必要であることを明らかにした。
1: 当初の計画以上に進展している
UFM1 E3の制御機構についてまとめ学術誌に報告した。
UFM1の脱化の制御メカニズムについて、構造学的なアプローチと遺伝子改変マウスを用いて解析中である。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件)
Science Advances
巻: 9 号: 33
10.1126/sciadv.adh3635
Nature Communications
巻: 13 号: 1 ページ: 7857-7857
10.1038/s41467-022-35501-0
