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ユビキチン連結酵素PARKINを活性化するメカニズム

公募研究

研究領域ユビキチンネオバイオロジー:拡大するタンパク質制御システム
研究課題/領域番号 25112522
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
研究機関公益財団法人東京都医学総合研究所

研究代表者

松田 憲之  公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, プロジェクトリーダー (10332272)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワードPINK1 / リン酸化 / ユビキチン / Parkin / ミトコンドリア / パーキンソン病
研究実績の概要

申請者は既にPINK1のキナーゼ活性とParkinのユビキチン連結酵素(E3)活性が細胞内で良く相関すること,つまり「PINK1キナーゼ活性の欠損変異体によって、ミトコンドリアの膜電位低下時におけるParkinのE3酵素活性化が阻害されること」及び「恒常的活性型PINK1によって、ParkinのE3酵素活性がミトコンドリアの膜電位とは無関係に活性化されること」を見出していた.この補助金の初年度の成果として、ParkinのSer65がPINK1依存的にリン酸化されること、それがParkinの活性化に重要であることを報告した(Iguchi JBC 2013)。
本年度は、このSer65のリン酸化と、Parkinの活性中心であるCys431の露出との詳細な関係を明らかにした。Parkinの活性化を分子のレベルで記述すると、活性中心であるParkin Cys431とユビキチンがチオエステル結合した中間体の形成を介して機能することがわかった。海外グループによるParkinの立体構造解析から、このCys431が普段はParkin自身のRING0ドメインによって塞がれた形をしていることも示された。そこで、W403AやF463Aといった、これらのParkin自己阻害を脱抑制する変異をParkinに導入し、それらの脱抑制変異体とSer65のリン酸化不能(S54A)・リン酸化模倣(S54E/D)変異体を組み合わせてその影響を調べることで、「PINK1によるSer65のリン酸化とユビキチンとチオエステル結合中間体を形成する為のCys431露出とを結びつける」分子機構の解明を行なった。さらにその過程で、Parkinが活性化される為には、Parkinとは異なる PINK1 基質が必須であり、その基質がユビキチンであることを明らかにした。成果は、本年度に Nature 誌に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Ubiquitin is phosphorylated by PINK1 to activate parkin.2014

    • 著者名/発表者名
      Koyano, F., Okatsu, K., Kosako, H., Tamura, Y., Go, E., Kimura, M., Kimura, Y., Tsuchiya, H., Yoshihara, H., Hirokawa, T., Endo, T., Fon. E. A., Trempe, J. F., Saeki, Y., Tanaka, K., and Matsuda, N.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 510(in press) 号: 7503 ページ: 162-166

    • DOI

      10.1038/nature13392

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リン酸化ユビキチンは新しいパーキンソン病発症の抑制因子である2014

    • 著者名/発表者名
      小谷野史香、松田憲之
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 32 ページ: 2616-2620

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] 遺伝性パーキンソン病関連分子 PINK1 によってリン酸化されたユビキチンが Parkin を活性化する2014

    • 著者名/発表者名
      松田憲之
    • 雑誌名

      細胞工学

      巻: 33 ページ: 974-976

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] A dimeric PINK1-containing complex on depolarized mitochondria stimulates Parkin recruitment2013

    • 著者名/発表者名
      Kei Okatsu, Midori Uno, Fumika Koyano, Etsu Go, Mayumi kimura, Toshihiko Oka, Keiji Tanaka, Noriyuki Matsuda
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry

      巻: 288 号: 51 ページ: 36372-84

    • DOI

      10.1074/jbc.m113.509653

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parkin catalyzed ubiquitin-ester transfer is triggered by PINK1-dependent phosphorylation2013

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Iguchi, Yuki Kujuro, Kei Okatsu, Fumika Koyano, Hidetaka Kosako, Mayumi Kimura, Norihiro Suzuki, Shinichiro Uchiyama, Keiji Tanaka, Noriyuki Matsuda
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry

      巻: 288 号: 30 ページ: 22019-32

    • DOI

      10.1074/jbc.m113.467530

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The principal PINK1 and Parkin cellular events triggered in response to dissipation of mitochondrial membrane potential also occur in primary neurons2013

    • 著者名/発表者名
      Fumika Koyano, Kei Okatsu, Shinsuke Ishigaki, Yusuke Fujioka, Mayumi Kimura, Keiji Tanaka, Noriyuki Matsuda
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 18 号: 8 ページ: 672-81

    • DOI

      10.1111/gtc.12066

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] PINK1 によってリン酸化されたユビキチンは Parkin を活性化する2014

    • 著者名/発表者名
      小谷野史香、松田憲之
    • 学会等名
      第37回 日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リン酸化ユビキチン:新たな「ミトコンドリア異常」伝達シグナル2014

    • 著者名/発表者名
      松田憲之
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of the Genuine Substrate of PINK1 that Activates Parkin2014

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Matsuda
    • 学会等名
      Keystone Symposium, Mitochondrial Dynamics and Physiology (Q5)
    • 発表場所
      Santa Fe Community Convention Center, Santa Fe, New Mexico, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝性パーキンソン病の関連因子 PINK1 と Parkin がミトコンドリア異常をモニターする仕組み2013

    • 著者名/発表者名
      松田憲之
    • 学会等名
      第86回 日本生化学会大会シンポジウム「ミトコンドリアワールド:エネルギー生産から生体内環境保全まで」
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Parkin catalyzes ubiquitylation on damaged mitochondria via a (ubiquitin-ester)-transfer rather than an E2-recruitment2013

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Matsuda and Keiji Tanaka
    • 学会等名
      International Symposium on Mitochondria 2013
    • 発表場所
      Roppongi Hills
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Parkin catalyzes ubiquitylation via a (ubiquitin-ester)-transfer rather than an E2-recruitment

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Matsuda and Keiji Tanaka
    • 学会等名
      4th IGAKUKEN International Symposium on Cutting-edge of the Ubiquitin-Proteasome System
    • 発表場所
      公益財団法人東京都医学総合研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 都医学研のプロジェクト紹介ページ

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/project/detail/ubiquitin.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 蛋白質代謝研究室ラボ HP

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/pro-meta/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] パーキンソン病のバイオマーカーおよびその利用2014

    • 発明者名
      松田憲之、小谷野史香、尾勝圭、呉越、木村まゆみ、佐伯泰
    • 権利者名
      松田憲之、小谷野史香、尾勝圭、呉越、木村まゆみ、佐伯泰
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-02-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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