プロテアソーム顆粒の形成機構と生理的意義

• 研究課題/領域番号: 24657097
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 佐伯 泰 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, 副参事研究員 (80462779)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 細胞内タンパク質分解 / ユビキチン / プロテアソーム / 酵母 / 可逆性顆粒 / 蛍光相関分光法 / ミトコンドリア / ATP

研究概要

プロテアソームはATP依存性の巨大タンパク質分解酵素であり、ユビキチン化されたタンパク質を分解することで様々な生命現象を制御している。我々は、プロテアソームの細胞内動態に影響を与える因子を探索したところ、ミトコンドリア機能欠損株においてプロテアソームが細胞質に顆粒構造を形成することを見出した。プロテアソーム顆粒は、ATPレベルの低下により形成が誘導され、野生株でも老化した細胞において観察された。また、プロテアソームの顆粒形成はヒト培養細胞にも保存されていた。興味深いことにATP除去による顆粒形成は試験管内でも再構築可能であり、プロテアソーム自身がATPセンサーとして機能することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Basis for Proteasome Formation Controlled by an Assembly Chaperone Nas2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoh T, Saeki Y, Hiromoto T, Wang YH, Uekusa Y, Yagi H, Yoshihara H, Yagi-Utsumi M, Mizushima T, Tanaka K, Kato K
  • 雑誌名: Structure 巻: (掲載確定) 号: 5 ページ: 731-743
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative live-cell imaging reveals spatio-temporal dynamics and cytoplasmic assembly of the 26S proteasome (2014)
  • 著者名/発表者名: Pack, CG., Yukii, H., Toh-e, A., Kudo, T., Tsuchiya, H., Kaiho, A., Sakata, E., Murata, S., Sako, Y., Baumeister, W., Tanaka, K., and Saeki, Y.
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 5 号: 1 ページ: 3396-3396
  • DOI: 10.1038/ncomms4396
  • 査読あり
• [雑誌論文] The parallel reaction monitoring method contributes to highly sensitive polyubiquitin chain quantification. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, H., Tanaka, K., and Saeki, Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 436 号: 2 ページ: 223-229
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.05.080
  • 査読あり
• [雑誌論文] A multi-purpose fusion tag derived from an unstructured and hyper-acidic region of the amyloid precursor protein. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sangawa, T., Tabata, S., Suzuki, K., Saeki, Y., Tanaka, K., and Takagi, J.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 22 号: 6 ページ: 840-850
  • DOI: 10.1002/pro.2254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for specific recognition of Rpt1p, an ATPase subunit of the 26S proteasome, by a proteasome-dedicated chaperone Hsm3p (2012)
  • 著者名/発表者名: Takagi, T., et al
  • 雑誌名: Journl of Biological Chemistry 巻: 287 号: 15 ページ: 12172-12182
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.345876
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteasomal degradation resolves competition between cell polarization and cellular wound healing (2012)
  • 著者名/発表者名: Kono, K., Saeki, Y., Yoshida, S., Tanaka, K., and Pellman, D.
  • 雑誌名: Cell 巻: 150 ページ: 151-164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localization of the proteasomal ubiquitin receptors Rpn10 and Rpn13 by electron cryomicroscopy. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakata E
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 109 号: 5 ページ: 1479-1484
  • DOI: 10.1073/pnas.1119394109
  • 査読あり
• [雑誌論文] The proteasome : molecular machinery and pathophysiological roles (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Mizushima, T., and Saeki, Y.
  • 雑誌名: Biol Chem 巻: 393 ページ: 217-234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assembly and function of the proteasome (2012)
  • 著者名/発表者名: Saeki, Y and Tanaka, K
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 832 ページ: 315-337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteasomal degradation resolves competition between cell polarization and cellular wound healing. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kono K
  • 雑誌名: Cell 巻: 150 号: 1 ページ: 151-164
  • DOI: 10.1016/j.cell.2012.05.030
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞内タンパク質分解装置プロテアソーム研究の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰
  • 学会等名: 金沢大学バイオAFM先端研究センターセミナー
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2014-01-08
• [学会発表] Spatio-temporal dynamics and cytoplasmic assembly of the 26S proteasome (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Saeki
  • 学会等名: 231st IMEG seminars & Minisymposium “Recent advances and future directions in high-speed AFM imaging of ATP/GTP-driven molecular machinery”
  • 発表場所: Kumamoto, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] ユビキチンコード解析法とプロテアソーム研究の最前線 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰
  • 学会等名: 東京工業大学フロンティア研究機構セミナー
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-08-30
• [学会発表] プロテアソームダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰
  • 学会等名: 理化学研究所シンポジウム「プロテアソームダイナミクスの理解を目指して」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-01-17
• [学会発表] Quantitative Live-Cell Imaging Reveals Spatio- Temporal Dynamics and Cytoplasmic Assembly of the 26S Proteasome (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Saeki, Chan-Gi Pack,1 Haruka Yukii, and Keiji Tanaka
  • 学会等名: EMBO Conference on Ubiquitin and ubiquitin-like proteins"From structure to function"
  • 発表場所: Italy
• [学会発表] The formation mechanism of the proteasome granules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Saeki, Haruka Yukii, Naoko Arai, Ai Kaiho, and Keiji Tanaka
  • 学会等名: The 35^<th> Natio Conference"The Ubiquitin-Proteasome System : From Basic Mechanisms to Pathophysiological Roles"
  • 発表場所: Sapporo
• [学会発表] プロテアソームは細胞内ATPレベルの低下を感知して顆粒を形成する (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰,雪井悠,田中啓二
  • 学会等名: 第65回日本細胞生物学会大会シンポジウム「細胞の中の生々流転—「もの」の動態に基づく機能制御」
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] プロテアソームは細胞内ATPレベルの低下を感知して顆粒を形成する (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 泰、雪井 悠、田中啓二
  • 学会等名: 第65回 日本細胞生物学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] The formation mechanism of the proteasome granules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Saeki, Haruka Yukii, Naoko Arai, Ai Kaiho, and Keiji Tanaka
  • 学会等名: The 35th Natio Conference “The Ubiquitin-Proteasome System: From Basic Mechanisms to Pathophysiological Roles”
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Quantitative Live-Cell Imaging Reveals Spatio-Temporal Dynamics and Cytoplasmic Assembly of the 26S Proteasome (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Saeki, Chan-Gi Pack,1 Haruka Yukii, and Keiji Tanaka
  • 学会等名: EMBO Conference on Ubiquitin and ubiquitin-like proteins “From structure to function”
  • 発表場所: Riva der Garda, Italy
• [学会発表] Structure and dynamics of the 26S proteasome (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Saeki
  • 学会等名: 熊本大学発生医学研究所リエゾンラボ研究会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2012-12-19
• [学会発表] 出芽酵母の休止期において形成されるプロテアソーム顆粒の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雪井悠,新井直子,田中啓二,佐伯泰
  • 学会等名: 第35回分子生物学会
  • 発表場所: 博多
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] プロテアソーム可塑性 : 分子集合から顆粒形成まで (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰,雪井悠,土屋光,田中啓二
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 博多
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 出芽酵母の休止期において形成されるプロテアソームストレージ顆粒の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雪井悠,新井直子,田中啓二,佐伯泰
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第45回研究報告会
  • 発表場所: 宇治
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] 細胞内タンパク質分解装置プロテアソームの分子集合と作動機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰,坂田絵理,雪井悠,水島恒祐, W. Baumeister,田中啓二
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第45回研究報告会
  • 発表場所: 宇治
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] 細胞内タンパク質分解装置プロテアソームの分子集合と作動機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰,坂田絵理,白燦基,佐甲靖志, W. Baumeister,田中啓二
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-06-21
• [学会発表] 細胞内タンパク質分解装置プロテアソームの分子集合と作動機構
  • 著者名/発表者名: 佐伯 泰
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] 出芽酵母の休止期において形成されるプロテアソームストレージ顆粒の解析
  • 著者名/発表者名: 雪井 悠、新井直子、田中啓二、佐伯 泰
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第45回研究報告会
  • 発表場所: 宇治
• [学会発表] プロテアソーム可塑性：分子集合から顆粒形成まで
  • 著者名/発表者名: 佐伯 泰、雪井 悠、土屋 光、田中啓二
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 博多
  • 招待講演
• [学会発表] 出芽酵母の休止期において形成されるプロテアソーム顆粒の解析
  • 著者名/発表者名: 雪井 悠、新井直子、田中啓二、佐伯 泰
  • 学会等名: 第35回分子生物学会
  • 発表場所: 博多
• [学会発表] プロテアソームダイナミクス
  • 著者名/発表者名: 佐伯 泰
  • 学会等名: 理化学研究所シンポジウム「プロテアソームダイナミクスの理解を目指して」
  • 発表場所: 和光
  • 招待講演
• [図書] プロテアソームの作動機構とダイナミクス「構造生命科学で何がわかるのか何ができるのか」実験医学・増刊号32巻(10号) (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰,水島恒裕
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 実験医学・増刊号「構造生命科学－構造を使う研究を目指す新しいライフサイエンス」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 泰、水島恒裕
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 細胞工学「Hot Press」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 泰、白 燦基
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 秀潤社
• [図書] 細胞膜修復機構におけるプロテアソームの役割.細胞工学31巻 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河野恵子,佐伯泰,吉田知史,田中啓二,David Pellman
  • 出版者: 秀潤社
• [図書] 巨大で複雑な蛋白分解装置の立体構造と活性調節機構.「特集/蛋白構造-機能連関解析と治療薬開発への応用」内分泌・糖尿病・代謝内科、第35巻12月号 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐伯泰
  • 出版者: 科学評論社
• [図書] 細胞工学31巻 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河野恵子，佐伯 泰，吉田知史，田中啓二，David Pellman
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 秀潤社
• [図書] 「特集／蛋白構造－機能連関解析と治療薬開発への応用」内分泌・糖尿病・代謝内科 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 泰
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 科学評論社
• [備考]
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/pro-meta/
• [備考] タンパク質分解酵素複合体「プロテアソーム」の動態を解明
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/research/topics/2014/0306.html
• [備考] タンパク質分解酵素複合体「プロテアソーム」の動態を解明
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2014/20140306_3/
• [備考] 公益財団法人東京都医学総合研究所蛋白質代謝研究室
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/pro-meta/