RNF168によるK63結合型ポリユビキチン鎖特異的認識の構造的基盤

• 研究領域: ユビキチンネオバイオロジー：拡大するタンパク質制御システム
• 研究課題/領域番号: 15H01175
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐藤 裕介 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (50568061)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: ユビキチン / DNA修復 / 構造生物学 / 蛋白質 / X線結晶構造解析

研究実績の概要

DNA二重鎖切断（DSB）が生じると、ユビキチンリガーゼRNF8がヒストンH1をLys63結合型ユビキチン鎖修飾する。続いて、RNF168のLRM-UMI-MIU1ドメインがLys63結合型ユビキチン鎖と特異的に結合することでDSBへと集積する。RNF168はヒストンH2Aをモノユビキチン化し、さらに下流のDNA修復酵素群を集積させる。しかしこれまで、RNF168のLRM-UMI-MIU1ドメインによるLys63結合型Ub鎖の認識メカニズムは不明であった。本研究ではRNF168のLRM-UMI-MIU1ドメインとLys63結合型ユビキチン鎖の複合体の結晶構造解析を行う。さらに、変異体を用いた解離定数の測定、変異体の細胞内での局在の解析を行うことで、RNF168によるLys63結合型ユビキチン鎖の認識メカニズムとその意義を明らかにする。
昨年度までの研究成果として、RNF168のLRM-UMI-MIUドメインとLys63結合型ユビキチン鎖複合体の結晶構造を明らかにした。さらに、RNF168のMIU2ドメインもLys63結合型ユビキチン鎖特異的な認識を行うことを解明し、RNF168のMIU2ドメインとLys63結合型ユビキチン鎖複合体の結晶構造を明らかにした。得られた結晶構造を元にした点変異体を用いて、RNF168とユビキチン鎖の解離速度定数の解析を行った。その結果、RNF168によるLys63結合型ユビキチン鎖の詳細な認識機構が明らかになった。また、RNF168のLys63結合型ユビキチン鎖の認識に関わる領域に変異を導入し、DSBが生じた際の変異RNF168の細胞内での局在を調べることで、RNF168のDSBへの集積メカニズムの一端を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Structural basis of the interaction between Topoisomerase IIIβ and the TDRD3 auxiliary factor. (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto-Ito S, Yamagata A, Takahashi TS, Sato Y, Fukai S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 42123-42123
  • DOI: 10.1038/srep42123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of Sec10, a subunit of the exocyst complex (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen J, Yamagata A, Kubota K, Sato Y, Goto-Ito S, Fukai S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 40909-40909
  • DOI: 10.1038/srep40909
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct Roles for the N- and C-terminal Regions of M-Sec in Plasma Membrane Deformation during Tunneling Nanotube Formation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura S, Yamashita M, Yamakami-Kimura M, Sato Y, Yamagata A, Kobashigawa Y, Inagaki F, Amada T, Hase K, Iwanaga T, Ohno H, Fukai S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 33548-33548
  • DOI: 10.1038/srep33548
  • NAID: 120005855947
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure of Slitrk2-PTPδ complex reveals mechanisms for splicing-dependent trans-synaptic adhesion (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamagata A., Sato, Y., Goto-Ito, S., Uemura, T., Maeda, A., Shiroshima, T., Yoshida, T., Fukai , S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 9686-9686
  • DOI: 10.1038/srep09686
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanisms of splicing-dependent trans-synaptic adhesion by PTPδ-IL1RAPL1/IL-1RAcP for synaptic differentiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamagata A., Yoshida, T., Sato, Y., Goto-Ito, S., Uemura, T., Maeda, A., Shiroshima, T., Iwasawa-Okamoto, S., Mori, H., Mishina, M., Fukai , S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 6926-6926
  • DOI: 10.1038/ncomms7926
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [図書] Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling (Inoue, J. and Takekawa, M., eds.) (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, et al.,
  • 出版者: Springer