新生鎖による小胞体レドックス制御－新生鎖による還元力の獲得

• 研究領域: 新生鎖の生物学
• 研究課題/領域番号: 15H01545
• 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: 京都産業大学
• 研究代表者: 潮田 亮 京都産業大学, 総合生命科学部, 研究助教 (30553367)
• 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: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 小胞体 / ERdj5 / タンパク質品質管理 / レドックス / カルシウム / 小胞体品質管理 / カルシウムホメオスタシス / 小胞体関連分解

研究実績の概要

我々は、小胞体で初めて還元活性に特化した還元酵素ERdj5を発見し、小胞体関連分解における分解基質のジスルフィド結合を還元し、再び一本のポリペプチド鎖にすることによって小胞体からサイトゾルへ効率よく逆行輸送させていることを示した（R. Ushioda et al. Science 2008、R. Ushioda et al. Mol. Biol. Cell. 2013）。また我々はERdj5全長の結晶構造を解き（M.Hagiwara et al. Mol. Cell 2011）、構造解析を基盤としたより詳細な分子メカニズムの解明に貢献してきた。さらに研究期間内で、ERdj5の新しい機能として、小胞体内腔のカルシウム調節にも関わることを明らかにし（R. Ushioda et al. PNAS 2016）、小胞体内腔の還元酵素の重要性を高めた。本研究では、ERdj5の還元メカニズムに関して新生鎖に着目し、小胞体に挿入された新生鎖の還元力が小胞体のレドックス環境に与える影響、およびERdj5の還元力の供給に着目して研究を行ってきた。ジスルフィド結合依存的クロスリンカーDVSFを用いることで、これまで同定された結合タンパク質とは異なるタンパク質を同定した（K.Araki et al. Anal. Biochem 2017）。ERdj5との結合タンパク質を同定し、酸化酵素Ero1が新生鎖からERdj5の電子の移行を仲介している可能性が強く示唆された。また、結合サイトの同定にも成功し、両タンパク質のドッキングシュミレーションでは構造的にも電子伝達の可能性を示唆するデータを得ることが出来た。

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

• [国際共同研究] University of Cambridge(United Kingdom)
• [雑誌論文] A crosslinker-based identification of redox relay targets (2017)
  • 著者名/発表者名: Araki K, Ushioda R, Kusano H, Tanaka R, Hatta T, Fukui K, Nagata K, Natsume T
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 巻: 1;520 ページ: 22-26
  • DOI: 10.1016/j.ab.2016.12.025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The highly dynamic nature of ERdj5 is key to efficient elimination of aberrant protein oligomers through ER-associated degradation (2017)
  • 著者名/発表者名: Maegawa, K., Watanabe, S., Noi, K., Okumura, M., Amagai, Y., Inoue, M., Ushioda, R., Nagata, K., Ogura, T. and Inaba, K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition) (2016)
  • 著者名/発表者名: Klionsky DJ., Abdelmohsen K., Abe A., Abedin MJ.,Inomata M., et al.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 12(1) 号: 1 ページ: 1-222
  • DOI: 10.1080/15548627.2015.1100356
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox-assisted regulation of Ca2+ homeostasis in the endoplasmic reticulum by disulfide reductase ERdj5 (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Ushioda, A. Miyamotod, M. Inoue, S. Watanabe, M. Okumurae, K. Maegawa, K. Uegaki, S. Fujii, Y. Fukuda, M. Umitsu, J. Takagi, K. Inaba, K. Mikoshibad, and K. Nagata
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 113(41) 号: 41 ページ: 6055-6063
  • DOI: 10.1073/pnas.1605818113
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Deletion of the Collagen-specific Molecular Chaperone Hsp47 Causes Endoplasmic Reticulum Stress-mediated Apoptosis of Hepatic Stellate Cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki K, Ushioda R, Ito S, Ikeda K, Masago Y, Nagata K
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 290 号: 6 ページ: 3639-3646
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.592139
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Retarded PDI diffusion and a reductive shift in poise of the calcium depleted endoplasmic reticulum (2015)
  • 著者名/発表者名: Avezov E, Konno T, Zyryanova A, Chen W, Laine R, Crespillo-Casado A, Melo E, Ushioda R, Nagata K, Kaminski CF, Harding HP, Ron D
  • 雑誌名: BMC Biol. 巻: 13(1):2 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1186/s12915-014-0112-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Regulation of proteostasis and Calcium homeostasis in the endoplasmic reticulum by the disulfide reductase ERdj5 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ushioda
  • 学会等名: ER & REDOX meeting
  • 発表場所: Homburg (Germany)
  • 年月日: 2017-04-26
• [学会発表] 新規小胞体チオレドキシン様タンパク質ERp18の亜鉛結合依存的な活性制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堤智香、上垣日育、山下龍志、潮田亮、永田和宏
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ERdj5とBiPの共役による酸化的フォールディング触媒機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大村圭一、奥村正樹、前川憲一、金村進吾、井上道雄、潮田亮、永田和宏、稲葉謙次
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] 小胞体カルシウムポンプSERCA2bの活性制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柳澤孝俊、井上道雄、作田菜奈美、潮田亮、永田和宏、稲葉謙次
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ushioda
  • 学会等名: 日本生化学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ushioda
  • 学会等名: 日本生化学会年会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] 小胞体恒常性維持のためのレドックス制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 潮田亮
  • 学会等名: 酸化ストレス学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ushioda
  • 学会等名: 酸化ストレス学会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] Four cysteines in the ER-luminal loop of IP3R1 are essential both for the channel formation and for the channel activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei Fujii, Ryo Ushioda, Kazuhiro Nagata
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Meeting, Protein Homeostasis in Health & Disease
  • 発表場所: Cold Spring Harbor (USA)
  • 年月日: 2016-04-18
  • 国際学会
• [学会発表] Maintenance for ER homeostasis through disulfide reductase, ERdj5 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ushioda, Kazuhiro Nagata
  • 学会等名: JST CREST-PRESTO joint international symposium
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] 小胞体レドックスによるカルシウム調整機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤井唱平、潮田亮、永田和宏
  • 学会等名: 「新生鎖の生物学」若手ワークショップ
  • 発表場所: たかみや瑠璃倶楽リゾート（山形県・蔵王）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] 小胞体内腔還元酵素ERdj5の還元メカニズムの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上垣日育、潮田亮、永田和宏
  • 学会等名: 「新生鎖の生物学」若手ワークショップ
  • 発表場所: たかみや瑠璃倶楽リゾート（山形県・蔵王）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ushioda
  • 学会等名: Redox Club Meeting
  • 発表場所: Venice, Italy
  • 年月日: 2015-04-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 別冊・医学のあゆみ レドックスUPDATE －ストレス制御の臨床医学・健康科学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 潮田亮、永田和宏
  • 総ページ数: 341
  • 出版者: 医歯薬出版
• [備考] 京都産業大学 永田研究室ホームページ
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~nagata/index-j.html
• [備考] プロフィール（潮田）永田研究室ホームページ
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~nagata/ushioda_profile.html
• [備考] 京都産業大学 永田研ホームページ 潮田プロフィール
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~nagata/ushioda_profile.html