ＣＹＬＤによるＫ６３結合型および直鎖型ポリユビキチン鎖選択的切断の構造的基盤

• 研究領域: 翻訳後修飾によるシグナル伝達制御の分子基盤と疾患発症におけるその破綻
• 研究課題/領域番号: 23117514
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 佐藤 裕介 東京大学, 放射光連携研究機構, 助教 (50568061)
• 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: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2011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: X線結晶構造解析 / ユビキチン / NF-κB

研究実績の概要

脱ユビキチン（Ub）化酵素CYLDは家族性円柱腫症の原因遺伝子産物として同定された癌抑制タンパク質である。CYLDのC末端側に存在するUb-specific protease（USP）ドメインは、NF-kappaB活性化シグナルとして働くLys63結合型および直鎖型ポリUb鎖特異的な切断活性をもち、それ以外のUb鎖に対しては切断活性を有していない。このため、CYLDはNF-kappaBシグナル伝達経路に関与するタンパク質群を特異的に脱Ub化することで、NF-kappaBシグナル伝達を負に制御し癌化を抑制する。従って、CYLDによる癌化抑制のメカニズムの解明にはポリUb鎖の識別機構を明らかとする必要がある。本研究ではCYLDのUSPドメインとK63結合型Ub鎖および直鎖型Ub鎖との複合体の結晶構造解析、さらに変異体を用いた切断活性の速度論的解析を行うことで、CYLDによるK63結合型および直鎖型ポリUb鎖の認識、および切断活性の機構を明らかにする。
昨年度の研究成果として、CYLDとLys63結合型Ub2量体、直鎖型Ub6量体、およびUb単量体との複合体の結晶構造を決定した。得られた結晶構造から、CYLDのUSPドメインはUb2量体の2つのUbと同時に相互作用することでUb鎖の識別を行なっていることが明らかとなった。また、得られた結晶構造から、Ubのリンク部分はCYLDの活性残基から大きく離れて結合することが明らかとなった。この結果から、CYLDは一度Ub鎖と相互作用してから、その後さらに構造変化し、Ub鎖を切断するという機構が示唆された。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular basis of Lys-63-linked polyubiquitination inhibition by the interaction between human deubiquitinating enzyme OTUB1 and ubiquitin-conjugating enzyme UBC13. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Yamagata A, Goto-Ito S, Kubota K, Miyamoto R, Nakada S, Fukai S.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 287(31) 号: 31 ページ: 25860-8
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.364752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Get1 stabilizes an open dimer conformation of get3 ATPase by binding two distinct interfaces. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kubota K, Yamagata A, Sato Y, Goto-Ito S, Fukai S.
  • 雑誌名: J Mol Biol. 巻: 422(3) 号: 3 ページ: 366-75
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2012.05.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Specific recognition of linear ubiquitin chains by the Npl4 zinc finger(NZF) domain of the HOIL-1L subunit of the linear ubiquitin chain assembly complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato, Y., Fujita, H., Yoshikawa, A., Yamashita, M., Yamagata, A., Kaiser, S. E., Iwai, K., Fukai, S
  • 雑誌名: Proceedings of National Academy of Science United States of America 巻: 108巻 号: 51 ページ: 20520-20525
  • DOI: 10.1073/pnas.1109088108
  • 査読あり
• [学会発表] Structural Basis for the Posttranslational Membrane insertion by Get3 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山形敦史
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-11
• [図書] 生化学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤裕介
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 日本生化学会
• [備考] 東京大学放射光連携研究機構構造生物学研究室
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/srro/SRROLifeSciDivJp2/Top.html
• [備考]
  • URL: http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3B0A
• [備考]
  • URL: http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3B08