細胞内分解システムの構造学的解析

2010 年度 実績報告書

• 研究領域: タンパク質分解による細胞・個体機能の制御
• 研究課題/領域番号: 18076003
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 杤尾 豪人 京都大学, 工学研究科, 准教授 (70336593)
• 研究分担者: 栗本 英治 名古屋市立大学, 大学院・薬学研究科, 研究員 (90234575) ; 野田 展生 北海道大学, 大学院・薬学研究院, 講師 (40396297)
• キーワード: ユビキチン / オートファジー / 構造生物学 / NMR / X線結晶構造解析 / プロテアソーム / 中性子小角散乱

研究概要

(京大グループ)昨年度までに、p62のUBAドメインが二量体を形成することによってユビキチンへの結合能が低下することを明らかにしていた。本年度は、同様のことがp62全長でも起きることを明らかにした。また、Rap80のタンデムUIMとK63結合型Ub2の複合体をNMRで決定したほか、NMR緩和実験よりUb結合に伴うタンデムUIMの動的特性の変化を明らかにした。
(名市大グループ)プロテアソーム構成タンパク質であるPA28αβ複合体およびα7サブユニットについて重水素ラベルを利用した中性子小角散乱解析を行った。その結果、PA28αβは3個のαサブユニットと4個のβサブユニットが交互に配置し、20Sプロテアソームとの相互作用面同士で会合したダイマー(14量体)とモノマー(7量体)との平衡にあることを明らかとした。この他、α7サブユニットが形成するホモ14量体は特定の2箇所のサブユニットのみが交換可能な状態にあるという興味深い結果を得た。一方、直鎖型ユビキチン鎖を形成するユビキチンリガーゼ複合体の構成要素であるHOIL-1(Ub1)-HOIP(UBA)複合体のX線結晶構造解析により、その立体構造に関する情報を得ることができた。
(北大グループ)液胞酵素の選択的オートファジーに関わる受容体Atg19およびAtg34の積荷認識ドメインの立体構造をNMR法により決定し、積荷認識機構の構造的基盤を明らかにした。Atg8のE2酵素Atg3がAtg8-family interacting motifを持つことを同定し、Atg8との相互作用様式を明らかにするとともに、その相互作用が選択的オートファジーに果たす役割を明らかにした。Atg7の立体構造をX線結晶解析法により決定し、Atg7がAtg8を認識し活性化する構造的基盤を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Purification, crystallization and preliminary crystallographic studies of Lys48-linked polyubiquitin chains (2010)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, D., Isogai, S., Tenno, T., Tochio, H., Shirakawa, M., Ariyoshi, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: 66 ページ: 834-837
  • 査読あり
• [雑誌論文] H-1, C-13, and N-15 resonance assignment of the TIR domain of human MyD88. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi H, Tochio H, Kato Z, Kimura T, Hiroaki H, Kondo N, Shirakawa M.
  • 雑誌名: Biomolecular NMR Assignments 巻: 4 ページ: 123-125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distance Determination in Proteins inside Xenopus laevis Oocytes by Double Electron-Electron Resonance Experiments. (2010)
  • 著者名/発表者名: Igarashi R, Sakai T, Hara H, Tenno T, Tanaka T, Tochio H, Shirakawa M.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 132 ページ: 8228-8229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution structure of a zinc-finger domain that binds to poly-ADP-ribose (2010)
  • 著者名/発表者名: Isogai, S., Kanno, S.I., Ariyoshi, M., Tochio, H., Ito, Y., Yasui, A., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 15 ページ: 101-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective transport of alpha-mannosidase by autophagic pathways : structural basis for cargo recognition by Atg19 and Atg34. (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Noda NN, Kumeta H, Suzuki K, Ohsumi Y, Inagaki F
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 285 ページ: 30026-30033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy-related protein 8 (Atg8) family interacting motif in Atg3 mediates the Atg3-Atg8 interaction and is crucial for the cytoplasm-to-vacuole targeting pathway. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M, Noda NN, Nakatogawa H, Kumeta H, Ohsumi Y, Inagaki F
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 285 ページ: 29599-29607
  • 査読あり
• [雑誌論文] The NMR structure of the autophagy-related protein Atg8. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumeta H, Watanabe M, Nakatogawa H, Yamaguchi M, Ogura K, Adachi W, Fujioka Y, Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 47 ページ: 237-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atg8-family interacting motif crucial for selective autophagy (2010)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 584 ページ: 1379-1385
  • 査読あり
• [雑誌論文] SANS investigation of assembly state of proteasome activator 28 and the 20S proteasome (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Sugiyama
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Ser. 巻: 247 ページ: 012020
  • 査読あり
• [学会発表] 中性子小角散乱によるPA28αβ複合体およびα7ホモリングの動的高次構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 栗本英治
  • 学会等名: 日本薬学会 第131年会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] オートファジー特異的PI3キナーゼ複合体の構造基盤 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野田展生
  • 学会等名: 第6回オートファジー研究会
  • 発表場所: 掛川
  • 年月日: 2011-01-12
• [学会発表] Structural analysis of the UBA domain of p62 and its interaction with ubiquitin (2010)
  • 著者名/発表者名: Hidehito Tochio
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(招待講演)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Structural basis of selective autophagy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Noda NN
  • 学会等名: 1st Sino-Japan Symposium on Autophagy
  • 発表場所: Xi'an, China(招待講演)
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Structural Study of Complex Protein with Small-Angle Neutron Scattering (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Sugiyama
  • 学会等名: 第48回 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100920-20100922
• [学会発表] p62 UBAドメインの結晶構造とユビキチンとの相互作用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 栃尾豪人
  • 学会等名: 第10回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌(招待講演)
  • 年月日: 20100616-20100618
• [学会発表] 酵母Atg6/Vps30のTRECDの構造とオートファジーにおける役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Kobayashi T, Adachi W, Fujioka Y, Ohsumi Y, Inagaki F
  • 学会等名: BMB2010
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-10