高感度定量プロテオミクスを用いたユビキチンリガーゼ基質探索

• 研究領域: タンパク質分解による細胞・個体機能の制御
• 研究課題/領域番号: 21025025
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松本 雅記 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60380531)
• 研究分担者: 中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80291508)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 2010年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2009年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: プロテオミクス / タンパク質分解 / ユビキチン化

研究概要

ゲノム情報の解読により、ユビキチン化の基質特異性を決定する酵素であるユビキチンリガーゼ(E3)が多数存在することが示されたが、これらのE3によっていかなる基質分子がユビキチン化を受けるかという基本的な事象が未解決であり、この疑問を解くことはユビキチン化が如何にして生命現象を制御するかを知る上で極めて本質的である。昨年度の研究で変異を導入することで基質とは結合するがユビキチン化能を欠失した変異型ユビキチンリガーゼと野生型ユビキチンリガーゼに結合するタンパク質を安定同位体標識法を用いて定量的に比較/同定するシステムを構築した。
本方法によって、F-boxタンパク質であるFbw7の新規基質候補としてKlf5やOASISなどの転写因子を同定した。これらの基質候補分子に対して検証実験を行ったところ、確かに野生型Fbw7に比べて変異体への結合が強くなること、Fbw7の過剰発現によってユビキチン化や分解が亢進すること、さらにはノックダウンによってこれらの基質候補分子の分解が抑制されることが判明し、これらの転写因子がFbw7の生理的基質であることが明らかとなった。さらにはKlf5やOASISが関わる生命現象(それぞれ、骨分化や脂肪細胞分化)においてFbw7が重要な役割をになっていることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Proteome of ubiquitin/MVB pathway : possible involvement of iron-induced ubiquitylation of transferrin receptor in lysosomal degradation (2011)
  • 著者名/発表者名: Tachiyama R, Ishikawa D, Matsumoto M, Nakayama KI, Yoshimori T, Yokota S, Himeno M, Tanaka Y, Fujita H.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 16 ページ: 448-466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fbxw7-dependent degradation of Notch is required for control of stemness and neuronal-glial differentiation in neural stem cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Onoyama I, Sunabori T, Kageyama R, Okano H, Nakayama KI.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-scale proteomic analysis of tyrosine phosphorylation induced by TCR or BCR activation reveals new signaling pathways. (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, M., Oyamada, K., Takahashi, H., Sato, T., Hatakeyama, S., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Proteomics 9 ページ: 3549-3563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fbxo45 forms a novel ubiquitin ligase complex and is required for neuronal development (2009)
  • 著者名/発表者名: Saiga, T., Fukuda, T., Matsumoto, M., Tada, H., Okano, Okano, H., Nakayama KI.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 29 ページ: 3529-3543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleolar structure and function are regulated by the deubiquitylating enzyme USP36. (2009)
  • 著者名/発表者名: Endo, A., Matsumoto, M., Inada, T., Yamamoto, A., Nakayama, K.I., Kitamura, N., Komada, M.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 122 ページ: 678-686
  • 査読あり
• [学会発表] 定量プロテオミクスが拓く生命科学研究の新展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 定量リン酸化プロテオミクスによるシグナル伝達の包括的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記、小山田浩二、中山敬一
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] 定量リン酸化プロテオミクスによるシグナル伝達の包括的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記
  • 学会等名: 蛋白質化学会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-05-21
• [備考]
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index.html