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揺らぎを介したプロテアソームの基質認識機構

公募研究

研究領域揺らぎが機能を決める生命分子の科学
研究課題/領域番号 23107733
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 理工系
研究機関富山大学

研究代表者

伊野部 智由  富山大学, 学内共同利用施設等, その他 (50568855)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードプロテアソーム / 蛋白質 / 分解 / 天然変性領域 / ユビキチン
研究実績の概要

プロテアソームによる効果的な蛋白質の分解には、ポリユビキチン鎖に加えて、基質内の構造をとらないフラフラと揺らいだ領域(変性領域)が必要である。これまでに我々は、変性領域の性質が蛋白質のプロテアソームによる分解の受けやすさを決定することを明らかにした。本研究では、基質蛋白質の変性領域の性質を調節することにより、プロテアソームによる蛋白質分解を調節する手法の開発を目指した。まず蛋白質の分解は変性領域に結合する小分子によって阻害されるかを調べた。このために、二砒素蛍光試薬であるReAsHにより認識されるテトラシステインモチーフ(CCPGCC)を変性領域内に含むモデル基質を構築した。このモデル基質は ReAsH非存在下では変性領域がプロテアソームに認識され、分解されるのに対し、ReAsHの存在下では分解を逃れた。このことは ReAsHの結合により変性領域は分解を誘導しなくなることを示しており、変性領域リガンドによる分解の阻害が可能であることを示している。同様の分解阻害は、多くの天然変性蛋白質のプロテアソームによる分解においても観測されている。次に我々は、変性領域をもつ蛋白質をプロテアソームに運び込み、分解を誘導するアダプター蛋白質を開発した。ここではハンチントン病の原因となる異常伸長ポリグルタミンをもつ変異ハンチンチンをターゲットにし、異常伸長ポリグルタミンに結合するQBP1とポリユビキチンなどのプロテアソーム結合標識を融合した蛋白質をアダプターとして作成した。このようなアダプターは、変異異常ハンチンチンの分解を促進し、異常ハンチンチンの凝集体の形成を抑制した。よってこのようなアダプター蛋白質はポリグルタミン病の治療において有効であると考えられる。本実験のように変性領域に注目した分解誘導と阻害の方法は、特定の蛋白質の細胞内濃度を選択的に制御するための有用な戦略であると期待される。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Sequence- and Species-Dependence of Proteasomal Processivity.2012

    • 著者名/発表者名
      Kraut, DA., Israeli, E., Schrader, E., Patil, A., Nakai, K., Nanavati, D., Inobe, T. Matouschek, A.
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 7 号: 8 ページ: 1444-1453

    • DOI

      10.1021/cb3001155

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissecting a biomolecular process of MgATP^<2-> binding to the chaperonin GroEL2011

    • 著者名/発表者名
      Chen, J., Makabe, K., Nakamura, T., Inobe, T., Kuwajima, K.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology

      巻: 410 号: 2 ページ: 343-356

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2011.05.018

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プロテアソームによるタンパク質分解に必要な分解シグナルの配置2011

    • 著者名/発表者名
      伊野部智由
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 29 ページ: 2135-2138

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 変性領域を介したプロテアソームの基質認識機構2011

    • 著者名/発表者名
      伊野部智由
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 51 号: 6 ページ: 276-277

    • DOI

      10.2142/biophys.51.276

    • NAID

      10030038026

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Protein unfolding for proteasome-mediated degradation.2013

    • 著者名/発表者名
      Inobe, T.
    • 学会等名
      International Symposium on Protein Folding and its Biological Significance
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2013-03-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuation-mediated regulation of the protein degradation by the proteasome.2012

    • 著者名/発表者名
      Inobe, T., Takahashi, K., and Matouschek A.
    • 学会等名
      The 6th International Symposium “Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions"
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Selective proteasomal degradation of the mutant huntingtin protein by an artificial adapter protein.2012

    • 著者名/発表者名
      Inobe, T., Takahashi, K., Matouschek A. and Nukina N.
    • 学会等名
      FASEB Science Research Conference "Protein Folding in the Cell"
    • 発表場所
      Saxtons River, Vermont, USA
    • 年月日
      2012-07-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 人工アダプター蛋白質による変異ハンチンチンの選択的プロテアソーム分解2012

    • 著者名/発表者名
      伊野部智由、高橋一暢、Matouschek, Andreas、貫名信行
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 揺らぎのある変性領域を介したプロテアソームの基質認識2012

    • 著者名/発表者名
      高橋一暢、伊野部智由
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] プロテアソームによる蛋白質アンフォールディングと分解:その初期過程2011

    • 著者名/発表者名
      伊野部智由
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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