• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

酵素反応と化学反応を駆使した分岐鎖認識の構造生物学

公募研究

研究領域ケモテクノロジーが拓くユビキチンニューフロンティア
研究課題/領域番号 21H00283
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 複合領域
研究機関鳥取大学

研究代表者

佐藤 裕介  鳥取大学, 工学研究科, 講師 (50568061)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードユビキチン / ユビキチン鎖 / X線結晶構造解析 / プロテアーゼ / 半合成 / タンパク質分解 / プロテアソーム
研究開始時の研究の概要

ユビキチン(Ub)は翻訳後修飾因子として機能し、基質タンパク質に存在するリジン残基のアミノ基と結合する事で多様な細胞機能を制御する。さらに、Ub自身もUb化修飾を受ける残基が8種類存在するため、Ub同士が繋がったUb鎖が合成される。これまで一種類の残基で繋がったUb鎖についての研究は進んでいるが、Ub鎖が途中で分岐したもの(分岐鎖)については、その重要性は報告されつつあるものの、未解明な点は多い。本研究では、酵素反応に加えて化学的手法を適用して分岐鎖を大量に合成し、分岐鎖特異性を有するタンパク質との複合体として立体構造を決定することで、分岐鎖の認識メカニズムを解明する。

研究実績の概要

ユビキチン化は翻訳後修飾の一つで、基質タンパク質に存在するリジン残基のアミノ基とユビキチンのC末端が共有結合を形成する事で、多様な細胞機能を制御する。さらに、ユビキチン自身に存在する7つのリジン残基に加えてN末端のアミノ基がユビキチン化修飾を受けることで、数珠つなぎになったUb鎖が合成される。さらに、細胞内ではユビキチン鎖が途中で分岐したもの(分岐鎖)も合成され、機能している事がわかってきた。本研究では、酵素反応に加えて化学的手法を駆使して分岐鎖を大量に合成する手法を確立し、X線結晶構造解析により分岐鎖特異的に認識する酵素と分岐鎖との複合体の立体構造を決定することで、分岐鎖の認識メカニズムを原子レベルで解明する事を目的とする。
昨年度は酵素反応によりK6/K48およびK48/K63分岐鎖を高純度で効率よく合成する方法を確立した。さらに、脱ユビキチン化酵素UCH37-RPN13複合体による分岐鎖特異的な切断活性を確認した。今年度は、酵素反応以外による分岐鎖合成方法として、ジスルフィド結合法を用いた分岐鎖の合成を試みた。この方法では酵素反応では合成が難しい分岐鎖も合成できるが、収率が不十分であったため、今後の条件検討が必要である。一方、UCH37-RPN13とK6/K48分岐鎖との複合体の結晶化に向けて、UCH37-RPN13の精製方法を見直した結果、より効率よく複合体を調製することに成功した。しかし、得られた試料を用いて多くの結晶化条件を探索したが、結晶化には至らなかった。この原因の一つとして、UCH37-RPN13と分岐鎖との結合親和性が十分強くない可能性が考えられる。今後は、架橋剤による複合体の安定化などの手法を用いて、結晶化を目指す。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Involvement of heterologous ubiquitination including linear ubiquitination in Alzheimer’s disease and amyotrophic lateral sclerosis2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Yusuke、Terawaki Seigo、Oikawa Daisuke、Shimizu Kouhei、Okina Yoshinori、Ito Hidefumi、Tokunaga Fuminori
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Biosciences

      巻: 10 ページ: 1089213-1089213

    • DOI

      10.3389/fmolb.2023.1089213

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ユビキチンコードの構造生物学2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 裕介
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 94 号: 1 ページ: 67-77

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2022.940067

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2022-02-25
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spinocerebellar ataxia type 17-digenic TBP/STUB1 disease: neuropathologic features of an autopsied patient2022

    • 著者名/発表者名
      Saito Rie、Tada Yui、Oikawa Daisuke、Sato Yusuke、Seto Makiko、Satoh Akira、Kume Kodai、Ueki Nozomi、Nakashima Masahiro、Hayashi Shintaro、Toyoshima Yasuko、Tokunaga Fuminori、Kawakami Hideshi、Kakita Akiyoshi
    • 雑誌名

      Acta Neuropathologica Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 177-177

    • DOI

      10.1186/s40478-022-01486-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification and molecular analysis of <i>RNF31</i> Q622H germline polymorphism2022

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa Seshiru、Mamiya Ryo、Kawabata?Iwakawa Reika、Oikawa Daisuke、Kaira Kyoichi、Tokunaga Fuminori、Nobusawa Sumihito、Sato Yusuke、Sasaki Atsushi、Yajima Toshiki、Shirabe Ken
    • 雑誌名

      Oncology Letters

      巻: 24 号: 5 ページ: 394-394

    • DOI

      10.3892/ol.2022.13514

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural basis for the linkage specificity of ubiquitin-binding domain and deubiquitinase2022

    • 著者名/発表者名
      Sato Yusuke
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 172 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1093/jb/mvac031

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structures of a 6-dimethylallyltryptophan synthase, IptA: Insights into substrate tolerance and enhancement of prenyltransferase activity2022

    • 著者名/発表者名
      Hironori Suemune, Doukan Nishimura, Kenjiro Mizutani, Yusuke Sato, Tomoya Hino, Hiroshi Takagi, Yumi Shiozaki-Sato, Shunji Takahashi*, Shingo Nagano*
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 593 ページ: 144-150

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.01.018

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Basis for the Prenylation Reaction of Carbazole‐Containing Natural Products Catalyzed by Squalene Synthase‐Like Enzymes2022

    • 著者名/発表者名
      Nagata Ryuhei、Suemune Hironori、Kobayashi Masaya、Shinada Tetsuro、Shin‐ya Kazuo、Nishiyama Makoto、Hino Tomoya、Sato Yusuke、Kuzuyama Tomohisa、Nagano Shingo
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 号: 20

    • DOI

      10.1002/anie.202117430

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis for specific recognition of K6-linked polyubiquitin chains by the TAB2 NZF domain2021

    • 著者名/発表者名
      Li Yanjun、Okatsu Kei、Fukai Shuya、Sato Yusuke
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 120 号: 16 ページ: 3355-3362

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2021.06.037

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ミトコンドリアにおけるユビキチンコード形成と分解の構造基盤2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕介、尾勝圭、深井周也
    • 学会等名
      第63回日本生化学会 中国・四国支部例会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RAD23B UBA2ドメインによるK48結合型ユビキチン鎖特異的認識機構2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕介、金澤豪、瓜島絢、角田海斗、日野智也、永野真吾、
    • 学会等名
      グリーン・サスティナブル・ケミストリー研究センター創立10周年記念シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Structural basis for specific recognition of Lys48-linked polyubiquitin chains by the UBA2 domain of RAD23B2022

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sato
    • 学会等名
      The International Symposium in Tokyo 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] RAD23B UBA2ドメインによるK48結合型ユビキチン鎖特異的認識機構2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕介、金澤豪、瓜島絢、角田海斗、日野智也、永野真吾
    • 学会等名
      第27回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] RAD23AによるK48鎖特異的認識機構の構造基盤2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕介、瓜島絢、角田海斗、日野智也、永野真吾
    • 学会等名
      第48回生体分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ユビキチンシグナルの構造生物学2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕介
    • 学会等名
      第94回日本生化学大会 奨励賞受賞記念講演
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RAD23A UBAドメインによるK48結合型ユビキチン鎖特異的認識機構の構造基盤2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕介、瓜島絢、日野智也、永野真吾
    • 学会等名
      第94回日本生化学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] RAD23A-UBA2によるK48鎖特異的認識機構の構造基盤2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕介、瓜島絢、日野智也、永野真吾
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi