「新生鎖の生物学」推進のための国際連携

2016 年度 実施状況報告書

• 研究領域: 新生鎖の生物学
• 研究課題/領域番号: 15K21743
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 田口 英樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40272710)
• 研究分担者: 稲田 利文 東北大学, 薬学研究科, 教授 (40242812) ; 田中 元雅 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (40321781) ; 河野 憲二 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (50142005) ; 藤木 幸夫 九州大学, 生体防御医学研究所, 特任教授 (70261237)
• 研究期間 (年度): 2015-11-06 – 2019-03-31
• キーワード: 新生鎖 / 翻訳 / フォールディング / シャペロン / 品質管理

研究実績の概要

【田口】コロラド州立大学のT. Stasevich博士との共同研究にて、生細胞内での翻訳に共役したフォールディングの直接観察に関する研究を開始した。ペンシルバニア大のEnglanderラボと水素ー重水素交換実験を行った。【稲田】翻訳伸長阻害に起因する品質管理機構RQCが作動するためには、E3ユビキチンライゲースRQT1による40Sリボソームタンパク質Rps20の特異的なユビキチン化が必須である。ミュンヘン大学のBeckmann研との共同研究により、RQT1-Ribosome中のリボソームが極めて特徴的な伸長複合体構造であることを見出した（論文投稿中）。【田中】真核生物のPUREシステムを用いて、真核生物の翻訳を１分子力学計測により実時間でモニターするための実験系を新たに構築し、翻訳実験を行った。【河野】米国UCSFのWeissman研で行ったribosome profilingのデータに関しディスカッションを行っている。【藤木】スローンケタリングがんセンター（米国）のE. Cheng博士との共同研究により、細胞死促進因子BAKのペルオキシソームへの一部局在化が、過酸化水素分解酵素カタラーゼの放出を介して抗酸化ストレス反応として作用するという世界初の細胞死制御機構を明らかにした（Hosoi et al., JCB, 2017）。また、King Faisal Specialist Hospital（サウジアラビア）のF. Alkuraya博士らとの共同研究では、網膜変性症の病因因子であるACBD5が、ペルオキシソーム内への極長鎖アシル-CoAの取り込みとβ酸化反応に必須であることを明らかにした（Yagita et al., JBC, 2017）。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

班員によって進捗状況にばらつきがあるが、28年度にスタートした共同研究が多いこと、既に論文発表に至った共同研究もあるので「おおむね順調に進展している」と判断した。

今後の研究の推進方策

【田口】引き続き、生細胞内での翻訳に共役したフォールディングの直接観察を行う。【稲田】RQT1によるRps20のユビキチン化依存に形成される新規複合体とRibosomeの複合体の解析を進める。またRibosome profiling法を用いたIngolia研との共同研究により、RQT1やNOT4依存のユビキチン化欠損変異体の翻訳異常を解析し、ストレス応答時に新規翻訳制御機構の解析を進める。【田中】上記のヘアピン構造をほどいていく翻訳実験の各種条件を最適化させ、真核生物の翻訳を実時間でモニターし、翻訳様式、速度やコドンの影響に関する新たな知見を得ることを目指す。【河野】XBP1u蛋白質の細胞質スプライシングを起こす前後の領域で他の領域に比べribosome profilingに特徴がないかどうかの検討を行う。またドイツのBeckman研とXBP1uの翻訳休止配列とリボソーム複合体の立体構造解析を進める。【藤木】上記BAK（E. Cheng博士）およびACBD5（F. Alkuraya博士）[何れもTail-anchored (TA)タンパク質]に関する研究をさらに発展させるとともに、shRNAライブラリー探索法（米・スタンフォード大学：M. Bassik博士）やペルオキシソーム形成素反応解析（シンガポール国立大学：G. Jedd博士）などの共同研究を推進する。

次年度使用額が生じた理由

28年度に実施予定だった共同研究（生細胞内での新生鎖伸長イメージング）で必要な試料（DNA）が供給元の担当研究員の不在によって遅延し、研究の進行に大幅な遅れが生じているために次年度に共同研究を持ち越すこととした。

次年度使用額の使用計画

共同研究に必要な試料の入手後、生細胞内での新生鎖伸長イメージングに必要なプラスミドを構築する。このプラスミドを培養細胞に導入して、細胞が生きたままで新生鎖が産まれるようす、さらには立体構造を形成するようすを可視化する。

研究成果

• [国際共同研究] ミュンヘン大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ミュンヘン大学
• [国際共同研究] ジュネーブ大学(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: ジュネーブ大学
• [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校/スタンフォード大学/ハーバード大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: カリフォルニア大学バークレー校/スタンフォード大学/ハーバード大学
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ケンブリッジ大学
• [国際共同研究] キング・ファイサル専門病院(サウジアラビア)
  • 国名: サウジアラビア
  • 外国機関名: キング・ファイサル専門病院
• [雑誌論文] Deficiency of a retinal dystrophy protein, Acyl-CoA Binding Domain-containing 5 (ACBD5), impairs peroxisomal β-oxidation of very-long-chain fatty acids. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yagita, Y., Shinohara, K., Abe, Y., Nakagawa, K., Al-Owain, M., Alkuraya, F. S, and *Fujiki, Y.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 292 ページ: 691-705.
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M116.760090.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The VDAC2-BAK axis regulates peroxisomal membrane permeability. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosoi, K., Miyata, N., Mukai, S., Furuki, S., Okumoto, K., Cheng, E. H., and *Fujiki, Y.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 216 ページ: 709-22.
  • DOI: doi: 10.1083/jcb.201605002.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Defective ATG16L1-mediated removal of IRE1α drives Crohn’s disease-like ileitis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tschurtschenthaler M, Adolph TE, Ashcroft JW, Niederreiter L, Bharti R, Saveljeva S, Bhattacharyya J, Flak MB, Shih DQ, Fuhler GM, Parkes M, Kohno K, Iwawaki T, van der Woude CJ, Harding H, Smith Peppelenbosch MP, Targan SR, Ron D, Rosenstiel P, Blumberg RS and Kaser A.
  • 雑誌名: J. Exp. Med. 巻: 214 ページ: 401-422
  • DOI: doi: 10.1084/jem.20160791
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Integrated in vivo and in vitro nascent chain profiling reveals widespread translational pausing. (2016)
  • 著者名/発表者名: Chadani Y, Niwa T, Chiba S, Taguchi H, Ito K.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 113(7) ページ: E829-38
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1520560113.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Core components of peroxisomal membrane translocator of matrix proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: Yukio Fujiki, Yuko Kawamura,and Shigehiko Tamura
  • 学会等名: EMBO Conference: Protein translocation and cellular homeostasis
  • 発表場所: Hotel Valamar Lacroma (Dubrovnik, Croatia)
  • 年月日: 2017-03-18 – 2017-03-22
  • 国際学会
• [学会発表] Bidirectional conversion of chaperonin dependency in the obligate chaperonin substrates (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideki Taguchi
  • 学会等名: IPR Seminar/RIKEN Symposium/MEXT Nascent Chain Biology "New Frontiers in Protein Misfolding and Aggregation"
  • 発表場所: 大阪大学 蛋白質研究所（吹田市）
  • 年月日: 2017-01-26 – 2017-01-27
  • 国際学会
• [学会発表] Conversion of a chaperonin GroEL-independent protein into an obligate substrate, and vice versa (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideki Taguchi
  • 学会等名: The Third International Symposium on Protein Folding and Dynamics
  • 発表場所: National Centre for Biological Sciences(NCBS)（Bangalore, India）
  • 年月日: 2016-11-08 – 2016-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Peroxisome Homeostasis, Dysfunctions, and Disorders (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukio Fujiki
  • 学会等名: The 1st INTERNATIONAL PLASMALOGEN SYMPOSIUM
  • 発表場所: Centennial Hall Kyushu University School of Medicine（Fukuoka）
  • 年月日: 2016-11-07 – 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] Global analysis of yeast protein aggregations using a reconstituted cell-free translation system. (2016)
  • 著者名/発表者名: 田口 英樹
  • 学会等名: 第14回 酵母国際会議（The 14th International Congress on Yeasts; ICY14）
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場（淡路市）
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism of nascent-chain quality control using a reconstituted cell-free translation system of Escherichia coli (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideki Taguchi
  • 学会等名: 新生鎖の生物学 国際シンポジウムNascent Chain Biology
  • 発表場所: 富士レークホテル（河口湖）
  • 年月日: 2016-09-01 – 2016-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Autonomous translational pausing is required for XBP1u mRNA recruitment to the ER via the SRP pathway (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kanda, Kota Yanagitani, and Kenji Kohno
  • 学会等名: International Meeting; Nascent Chain Biology
  • 発表場所: Fuji Lake Hotel （山梨県富士河口湖町）
  • 年月日: 2016-09-01 – 2016-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrastructure and molecular mechanism of Ring-shaped Supramolecular Nanomachinery for Peroxisome Division Revealed by Single Organelle EM Analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuuta Imoto, Yuichi Abe, Masaki Yoshida, Masanori Honsho, Kanji Okumoto, Mio Ohnuma, Haruko Kuroiwa,Tsuneyoshi Kuroiwa, and Yukio Fujiki
  • 学会等名: 1st Cyanidioschyzon merolae Symposium
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Ribosome-associated quality control(RQC)requires the ubiquitylation of the ribosomal protein uS10 and novel RQC-triggering factors (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田 利文
  • 学会等名: RNA2016
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市）
  • 年月日: 2016-06-28 – 2016-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] Integrated in vivo and in vitro nascent chain profiling reveals widespread translational pausing (2016)
  • 著者名/発表者名: 田口 英樹
  • 学会等名: RNA2016 satellite-symposium
  • 発表場所: 京都大学 稲盛ホール（京都市）
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] オルガネラ恒常性とその障害の分子基盤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤木幸夫
  • 学会等名: H28年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • 年月日: 2016-05-14 – 2016-05-15
  • 国際学会
• [学会発表] Integrated in vivo and in vitro nascent chain profiling reveals widespread translational pausing (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideki Taguchi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Protein Homeostasis in Health & Disease"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory（New York, USA）
  • 年月日: 2016-04-18 – 2016-04-22
  • 国際学会
• [図書] Analysis of plasmalogen synthesis in cultured cells In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Honsho, M, and Fujiki, Y
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: Springer, Humana Press, New York, USA
• [図書] Experimental systems to study yeast pexophagy In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, S, Oku, M, Sakai, Y, and Fujiki, Y
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: Springer, Humana Press, New York, USA
• [図書] In vitro PMP import analysis using cell-free synthesized PMP and isolated peroxisomes In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Liu,Y, Honsho, M, and Fujiki, Y
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: Springer, Humana Press, New York, USA
• [図書] Generation of peroxisome-deficient somatic animal cell mutants In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Okumoto, K, and Fujiki, Y
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: Springer, Humana Press, New York, USA
• [図書] Peroxisomal membrane and matrix protein import using a semi-intact mammalian cell system In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Okumoto, K, Honsho, M, Liu, Y, and Fujiki, Y
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: Springer, Humana Press, New York, USA
• [図書] Assessing pexophagy in mammalian cells In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, S, and Fujiki, Y
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: Springer, Humana Press, New York, USA
• [図書] Blue-Native PAGE: Applications to study on peroxisome biogenesis In: Schrader, M (ed) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed: Walker, JM) (2017)
  • 著者名/発表者名: Okumoto, K, Tamura, S, and Fujiki, Y
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: Springer, Humana Press, New York, USA
• [図書] 別冊・医学のあゆみ ストレスシグナルと疾患―細胞恒常性維持機構の破綻と病態 『ペルオキシソーム形成異常と疾患』 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤木幸夫, 奥本寛治, 本庄雅則
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 医歯薬出版株式会社