生化学的解析と高速原子間力顕微鏡観察によるＡＡＡタンパク質の分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24370056
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 小椋 光 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00158825)
• 連携研究者: 奥野 貴士 山形大学, 理学部, 准教授 (80411031) ; 山中 邦俊 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (90212290) ; 江崎 雅俊 熊本大学, 発生医学研究所, 助教 (70437911)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: AAAタンパク質 / 分子シャペロン / プロテアソーム / p97/VCP/CDC-48/Cdc48 / Katanin / 高速原子間力顕微鏡 / ミトコンドリア / 微小管 / katanin / p97/CDC-48/Cdc48 / ポリグルタミン凝集体 / 26Sプロテアソーム / 神経変性疾患

研究成果の概要

6量体構造のAAA型シャペロンp97のATP 依存的回転を高速AFM観察で明らかにし、p97の作動モデルを提唱した。ヒトp97ホモログVCPがTDP-43アミロイド線維に結合することを明らかにした。線虫p97ホモログCDC-48のC末端アダプターUFD-3が、ポリグルタミン凝集体形成を制御することを明らかにした。酵母p97ホモログCdc48の変異に起因するミトコンドリア形態の異常について詳細な構造解析を行った。26Sプロテアソーム及びその基質複合体を高速AFM観察した。Kataninの微小管切断機構を解析し、新しいモデルを提唱した。ミトコンドリア局在Bcs1のN末端領域の重要性を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Microtubule severing by katanin p60 AAA+ ATPase requires the C-terminal acidic tails of both α- and β-tubulins and basic amino acid residues in the AAA+ ring pore. (2015)
  • 著者名/発表者名: Johjima, A., Noi, K., Nishikori, S., Ogi, H., Esaki, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 印刷中 号: 18 ページ: 11762-11770
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.614768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of C-terminal adaptors, UFD-2 and UFD-3, of CDC-48 on the polyglutamine aggregation in C. elegans. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murayama, Y., Ogura, T., and Yamanaka, K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 459 号: 1 ページ: 154-160
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serial block-face scanning electron microscopy for three-dimensional analysis of morphological changes in mitochondria regulated by Cdc48p/p97 ATPase. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, N., Esaki, M., Ogura, T., and Murata, K.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 187 号: 2 ページ: 187-193
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2014.05.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole-cell imaging of the budding yeast Saccharomyces cerevisiae by high-voltage scanning transmission electron tomography. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murata, K., Esaki, M., Ogura, T., Arai, S., Yamamoto, Y., and Tanaka, N.
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 146 ページ: 39-45
  • DOI: 10.1016/j.ultramic.2014.05.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] A conserved a helix of Bcs1, a mitochondrial AAA chaperone, is required for the Respiratory Complex III maturation (2014)
  • 著者名/発表者名: Rie Sawamura, Teru Ogura and Masatoshi Esaki
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 443 号: 3 ページ: 997-1002
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.12.084
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed atomic force microscopic observation of ATP-dependent rotation of the AAA+ chaperone p97 (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Noi, D. Yamamoto, S. Nishikori, K. Arita-Morioka, T. Ando, T. Ogura
  • 雑誌名: Structure 巻: 21 号: 11 ページ: 1992-2002
  • DOI: 10.1016/j.str.2013.08.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] CDC-48/p97 is required for proper meiotic chromosome segregation via controlling AIR-2/Aurora B kinase localization in Caenorhabditis elegans. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sasagawa Y, Higashitani A, Urano T, Ogura T, Yamanaka K.
  • 雑誌名: J Struct Biol. 巻: 179 号: 2 ページ: 104-111
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.06.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Caenorhabditis elegans fidgetin homolog FIGL-1, a nuclear-localized AAA ATPase, binds to SUMO. (2012)
  • 著者名/発表者名: Onitake, A., Yamanaka, K., Esaki, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: (in press) 号: 2 ページ: 143-151
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.04.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] The C-terminal -helix of SPAS-1, a Caenorhabditis elegans spastin homologue, is crucial for microtubule severing. (2012)
  • 著者名/発表者名: Onitake, A., Matsushita-Ishiodori, Y., Johjima, A., Esaki, M., Ogura, T., and Yamanaka, K.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: (in press) 号: 2 ページ: 138-142
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.04.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdc48p/p97-mediated regulation of mitochondrial morphology is Vms1p independent. (2012)
  • 著者名/発表者名: Esaki, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: (in press) 号: 2 ページ: 112-120
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.04.017
  • 査読あり
• [学会発表] ホウレンソウ由来天然FtsHの精製と解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 香於里、大枝 弘明、加藤 裕介、有田 (森岡）健一、野井 健太郎、原 怜、山本 亘、小椋 光、久堀 徹、天野 豊己
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第40回討論会
  • 発表場所: 松山市 愛媛大学 南加記念ホール
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [学会発表] ヒト疾患関連AAAタンパク質BCS1Lの酵母ホモログBcs1pの機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤村 理英、江崎 雅俊、山中 邦俊、小椋 光
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] ポリグルタミン凝集体形成における線虫CDC-48 C末端アダプターの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山 佑樹、小椋 光、山中 邦俊
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] AAAタンパク質kataninによる微小管切断におけるAAAドメインのpore領域の残基とtubulin C末端配列の重要性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 城島 愛、野井 健太郎、錦織 伸吾、荻 博次、江崎 雅俊、小椋 光
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Cdc48/p97はFzo1の分解促進によってミトコンドリア融合反応を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 江崎 雅俊、宮崎 直幸、村田 和義、小椋 光
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるAAAシャペロンp97の主要ATPase(D2)リングの構造変化の直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 大輔、野井 健太郎、有田 (森岡) 健一、小椋 光
  • 学会等名: 第52回 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌市 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Visualization of dynamics of the 26S proteasome and proteasome-substrate complexes by high-speed AFM (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., Noi, K., Okawa, A., Tsuchiya, H., Saeki, Y., Takahashi, K., Inobe, T., Yamanaka, K., and Ogura, T.
  • 学会等名: Key Forum: From Stem Cells to Organs
  • 発表場所: 熊本市 熊本市医師会館
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるAAAシャペロンp97の主要ATPase(D2)リングの直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 大輔、野井 健太郎、有田 (森岡) 健一、小椋 光
  • 学会等名: 第14回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜市 ワークピア横浜/横浜産貿ホールマリネリア
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] Adaptors of p97 and disease-associated p97 mutations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, K., Murayama, Y., and Ogura, T.
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • 発表場所: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
• [学会発表] Yeast Cdc48-20S proteasome complex in vitro and in vivo. (2014)
  • 著者名/発表者名: Esaki, M., Noi, K., and Ogura, T.
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • 発表場所: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
• [学会発表] High-speed AFM imaging of the 26S proteasome dynamics. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., Noi, K., Okawa, A., Tsuchiya, H., Saeki, Y., Takahashi, K., Inobe, T., Yamanaka, K., and Ogura, T.
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • 発表場所: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
• [学会発表] Observation of AAA chaperone p97 by high-speed AFM. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D., Noi, K., Arita-Morioka, K, Ando, T., and Ogura, T.
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • 発表場所: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
• [学会発表] Clamp loading by Gamma complex. (2014)
  • 著者名/発表者名: Karata, K., and Ogura, T.
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • 発表場所: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
• [学会発表] Biochemical properties of FtsH protease from plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda, E., Noi, K., Arita-Morioka, K., Ogura, T., Sakamoto, W., Hisabori, T., and Amano, T.
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • 発表場所: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
• [学会発表] High-speed AFM observation of ATP-dependent rotation of the AAA chaperone p97 and its interaction with TDP-43 amyloid fibrils. (2014)
  • 著者名/発表者名: Noi, K., Yamamoto, D., Arita-Morioka, K., Ando, T., and Ogura, T.
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • 発表場所: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
• [学会発表] Dynamics of p97 and the 26S proteasome in action revealed by high-speed atomic force microscopy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogura, T., Noi, K., Okuno, T., Arita-Morioka, K., Yamamoto, D., Okawa, A., Tsuchiya, H., Saeki, Y., Ando, T., Esaki, M., and Yamanaka, K.
  • 学会等名: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • 発表場所: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
  • 招待講演
• [学会発表] Functional analysis of disease-associated mutant CDC-48/p97/VCP in C. elegans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, K., Murayama, Y., and Ogura, T.
  • 学会等名: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • 発表場所: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
• [学会発表] Non-consevation of the aromatic residue in the D1 pore loop of yeast Cdc48 is essential for cell viability. (2013)
  • 著者名/発表者名: Esaki, M., and Ogura, T.
  • 学会等名: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • 発表場所: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
• [学会発表] Biochemical analysis of molecular mechanisms of the interaction between VCP/p97 and amyloid fibrils of TDP-43. (2013)
  • 著者名/発表者名: Noi, K., Arita-Morioka, K., Ogi, H., Hirao, M., and Ogura, T.
  • 学会等名: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • 発表場所: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
• [学会発表] The N-terminal region of Bcs1p is important for the respiratory chain complex III assembly. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sawamura, R., Esaki, M., and Ogura, T.
  • 学会等名: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • 発表場所: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
• [学会発表] AAA chaperones, focusing on the molecular mecanism of p97. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogura, T., Noi, K., Arita-Morioka, K., Yamamoto, D., Ando, T., Nishikori, S., Esaki, M., and Yamanaka, K.
  • 学会等名: EMBO Conference The biology of molecular chaperones
  • 発表場所: Margherita de Pula, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] 植物由来FtsHプロテアーゼの分子機構. (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉藤 勝広, 植田 依里, 柿本 衿菜, 鈴木 香於里, 原 怜, 久堀 徹, 加藤 裕介, 坂本 亘, 野井 健太郎, 有田 健一, 小椋 光, 天野 豊己
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第39回討論会
  • 発表場所: 静岡市, 静岡県コンベンションアーツセンター
• [学会発表] 線虫を用いた疾患型変異CDC-48/p97/VCPの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中 邦俊, 村山 佑樹, 小椋 光
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸市、神戸国際展示場
• [学会発表] In vivo においてCdc48は20Sプロテアソーム複合体と相互作用する. (2013)
  • 著者名/発表者名: 江崎 雅俊, 野井 健太郎, 佐伯 泰, 小椋 光
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸市、神戸国際展示場
• [学会発表] 呼吸鎖複合体III形成におけるAAA分子シャペロンBcs1pのN末端の機能解析. (2013)
  • 著者名/発表者名: 澤村 理英, 江崎 雅俊, 小椋 光
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸市、神戸国際展示場
• [学会発表] 高速AFMによる26Sプロテアソームのダイナミクス解析. (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥野 貴士, 野井 健太郎, 大川 阿紀子, 土屋 光, 佐伯 泰, 高橋 一暢, 伊野部 智由, 山中 邦俊, 小椋 光
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸市、神戸国際展示場
• [学会発表] 分子シャペロンVCP/p97とTDP-43アミロイド線維の相互作用の分子機構の解析. (2013)
  • 著者名/発表者名: 野井 健太郎, 有田ー森岡 健一, 小椋 光
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 鳥取市、とりぎん文化会館
• [学会発表] High-speed atomic force microscopy of ATP-dependent rotational movementsof p97/VCP and its interaction with amyloid fibrils of TDP-43. (2012)
  • 著者名/発表者名: Noi, K., Yamamoto, D., Arita-Morioka, K., Nishikori, S., Ando, T., and Ogura, T.
  • 学会等名: 3rd Kanazawa Bio-AFM Workshop
  • 発表場所: 金沢・KKRホテル金沢
• [学会発表] 分子シャペロンVCP/p97とTDP-43アミロイド線維の相互作用の分子機構の解析. (2012)
  • 著者名/発表者名: 野井 健太郎,有田・森岡 健一,小椋 光
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡・福岡国際会議場,マリンメッセ福岡
• [図書] Subcell. Biochem (2013)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., and Ogura, T.
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: Springer
• [図書] Handbook of Proteolytic Enzymes, 3rd edition (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogura, T., Okuno, T., Suno, R., and Akiyama, Y.
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: Elsevier Ltd.
• [図書] FtsH protease-mediated regulation of various cellular functions. Subcell.Biochem, 66, Regulated proteolysis in microorganisms. D. A. Dougan (ed.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., and Ogura, T.
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: Springer
• [図書] FtsH protease. In Handbook of Proteolytic Enzymes, 3rd edition, N. Rawlings andG. Salvesen (ed.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogura, T., Okuno, T., Suno, R., and Akiyama, Y.
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: Elsevier Ltd.
• [備考] 発生医学研究所分子細胞制御分野のホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/fukusei/index.html
• [備考] 発生医学研究所分子細胞制御分野AAAのホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/AAA/aaainfo.html
• [備考] 発生医学研究所のホームページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/index.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野のホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/fukusei/index.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野 AAAホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/AAA/aaainfo.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所のホームページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/index.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野のホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/fukusei/index.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野 AAAホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/AAA/aaainfo.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所のホームページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/index.html