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ナノボディーによる標的ユビキチンリガーゼ複合体の細胞内動態の理解と応用

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 21H00288
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
研究機関大阪大学 (2022)
九州大学 (2021)

研究代表者

池田 史代  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (50837151)

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)
キーワードナノボディ / LUBAC / 直鎖型ユビキチン鎖 / 生化学的手法 / タンパク質精製 / ナノボディー / 細胞内動態 / ナノトラップ法
研究開始時の研究の概要

タンパク質の翻訳後修飾の一つであるユビキチン化はあらゆる生物学的効果に重要である。複数のユビキチン分子は、8つの型で結合することにより鎖ができる。その中で、直鎖型ユビキチン鎖は、炎症、感染や免疫の制御に重要な役割を果たす。この直鎖型ユビキチン鎖は、ユビキチンリガーゼ複合体LUBAC により誘導されるが、LUBAC構成因子の細胞内動態、組織や細胞種特異的なシグナルネットワークの形成とその生物学的効果については不明な部分が多い。本研究では、申請者のチームが独自に取得した単量体、単一ドメインの小分子であるナノボディーを基盤とした分子ツールの開発とLUBAC の新規制御メカニズムの解明を目指す。

研究実績の概要

本研究では、炎症、細胞死、選択的オートファジーや免疫制御に重要な直鎖型ユビキチン鎖を誘導する、ユビキチンリガーゼ複合体LUBACに着眼した。LUBACを構成する分子の細胞内動態、組織や細胞腫特異的なシグナルネットワークの形成とその生物学的効果を解明するのに適した分子ツールの開発することによるLUBAC の新規制御メカニズムの解明を目指して、申請者のチームが取得した単量体、単一ドメインの小分子であるナノボディーを利用した。期間中に、各LUBAC 構成因子を抗原とするラマ由来ナノボディークローンの精製法、ナノボディークローンのユビキチン化に対する影響の解析法、および細胞内における発現誘導法、ナノボディークローンによる免疫沈降法の各手法について確立した。ナノボディーのクローンは、anti-HOIP, anti-SHARPIN, anti-HOIL-1の全てにおいて、e.coliから効率的にリコンビナントタンパク質を得ることができた。特にanti-HOIL-1ナノボディークローンについては、in vitro ユビキチン化再構築系の実験により、LUBAC依存性のユビキチン化誘導を促進、もしくは抑制するクローンを得た。さらに、各クローンが免疫ブロッティング、免疫沈降において機能するかについても解析を行った。これらの解析結果を基に3クローンを選択し、抗原タンパク質との結合能、エピトープの解析を行った。さらに、細胞内においてGFP-tagナノボディーを発現し、細胞死に対する影響も解析した。本研究成果を基盤として、今後もanti-HOIP, anti-SHARPINの残りのクローン解析、細胞内動態と新規結合分子の解析について解析を進めていく。これらの研究成果および関連する概念について、当該年度中に国内および国際学会、国際雑誌に総説(査読あり)として発表している。

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

    (18件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] IMBA/IMP(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] The university of British Columbia(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Protein and non-protein targets of ubiquitin modification2023

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Fumiyo
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      巻: - 号: 5 ページ: C1053-C1060

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00069.2023

    • 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] Linear ubiquitination in immune and neurodegenerative diseases, and beyond2022

    • 著者名/発表者名
      Tokunaga Fuminori、Ikeda Fumiyo
    • 雑誌名

      Biochemical Society Transactions

      巻: 50 号: 2 ページ: 799-811

    • DOI

      10.1042/bst20211078

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The ubiquitin ligase HOIL-1L regulates immune responses by interacting with linear ubiquitin chains2021

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Diaz Carlos、Jonsson Gustav、Schodl Katrin、Deszcz Luiza、Bestehorn Annika、Eislmayr Kevin、Almagro Jorge、Kavirayani Anoop、Seida Mayu、Fennell Lilian M.、Hagelkruys Astrid、Kovarik Pavel、Penninger Josef M.、Ikeda Fumiyo
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 11 ページ: 103241-103241

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103241

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The linear ubiquitin chain assembly complex (LUBAC) generates heterotypic ubiquitin chains2021

    • 著者名/発表者名
      Rodriguez Carvajal Alan、Grishkovskaya Irina、Gomez Diaz Carlos、Vogel Antonia、Sonn-Segev Adar、Kushwah Manish S、Schodl Katrin、Deszcz Luiza、Orban-Nemeth Zsuzsanna、Sakamoto Shinji、Mechtler Karl、Kukura Philipp、Clausen Tim、Haselbach David、Ikeda Fumiyo
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.60660

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 炎症性シグナルにおけるユビキチンの役割2022

    • 著者名/発表者名
      池田 史代
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The linear ubiquitin chain assembly complex (LUBAC) generates heterotypic ubiquitin chains2022

    • 著者名/発表者名
      Fumiyo Ikeda
    • 学会等名
      The international symposium Ubiquitin New Frontier
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ユビキチンシステムによる細胞死と炎症反応性シグナルの制御2022

    • 著者名/発表者名
      池田 史代
    • 学会等名
      第16回日本臨床ストレス応答学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ユビキチンによる炎症反応シグナルの制御2022

    • 著者名/発表者名
      池田史代
    • 学会等名
      令和3年度 全国共同研究拠点シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規ユビキチンコードとその生理学的役割2021

    • 著者名/発表者名
      池田史代
    • 学会等名
      第29回日本Cell Death学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Linear ubiquitin chains and its variants generated by Linear Ubiquitin chain Assembly Complex (LUBAC) in the inflammatory responses.2021

    • 著者名/発表者名
      池田史代
    • 学会等名
      9th PROTEASOME and AUTOPHAGY CONGRESS
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新規ユビキチンコードを誘導するユビキチンリガーゼによる炎症制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      池田史代
    • 学会等名
      第33回日本神経免疫学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RBR型ユビキチンリガーゼHOIL-1Lによる炎症反応制御2021

    • 著者名/発表者名
      池田史代
    • 学会等名
      第94回日本生化学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RBR型ユビキチンリガーゼHOIL-1Lによるユビキチンエステル化と炎症反応制御2021

    • 著者名/発表者名
      池田 史代
    • 学会等名
      第44回 日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Linear ubiquitin chains and its variants generated by Linear Ubiquitin chain Assembly Complex (LUBAC)2021

    • 著者名/発表者名
      池田史代
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Ikeda Lab_Publications

    • URL

      https://ikedalab.bioreg.kyushu-u.ac.jp/publications/

    • 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  

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