細胞内分解システムの構造学的解析

2010 年度 研究成果報告書

• 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
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 杤尾 豪人 京都大学, 大学院・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・薬学研究科, 助教 (40396297) ; 山口 芳樹 理化学研究所, チームリーダー (90323451)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: X線結晶構造解析 / オートファジー / ユビキチン / NMR / 中性子小角散乱

研究概要

ユビキチン-プロテアソームシステム及びオートファジーに関与する種々のタンパク質および超分子複合体を対象としてX線結晶構造解析、核磁気共鳴法、中性子小角散乱法等を用い、構造生物学的研究を行った。ユビキチン受容体やユビキチンリガーゼの機能発現およびプロテアソーム複合体の形成、調節のメカニズムやポリユビキチン鎖の構造に関する知見を得ることに成功したほか、脱脂質化酵素Atg4BとLC3の複合体、E1酵素Atg7、E3様酵素Atg12-Atg5結合体,Atg8と受容体Atg19の複合体,そしてLC3と受容体p62の複合体の立体構造を決定し、Atg8/LC3の可逆的脂質修飾機構および選択的オートファジーに関わる受容体との相互作用機構を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Structural basis for regulation of poly-SUMO chain by a SUMO-like domain of Nip45 (2010)
  • 著者名/発表者名: Sekiyama N, Arita K, Ikeda Y, Hashiguchi K, Ariyoshi M, Tochio H, Saitoh H, Shirakawa M.
  • 雑誌名: Proteins 78 ページ: 1491-1502
  • 査読あり
• [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 Crystallograph Sect F Struct Biol Cryst Commun 66 ページ: 834-837
  • 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 Cells 15 ページ: 101-110
  • 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: J Am Chem Soc 132 ページ: 8228-8229
  • 査読あり
• [雑誌論文] SANS investigation of assembly state of proteasome activator 28and the 20S proteasome. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama M, Kurimoto E, Sahashi H, Sakata E, Morimoto Y, Itoh K, Mori K, Fukunaga T, Minami Y, Kato K.
  • 雑誌名: J Phys Conf Ser 247 ページ: 012020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of UbcH5b~ubiquitin intermediate: insight into the formation of the self-assembled E2~Ub conjugates (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakata E, Satoh T, Yamamoto S, Yamaguchi Y, Yagi-Utsumi M, Kurimoto E, Tanaka K, Wakatsuki S, Kato K.
  • 雑誌名: Structure 18 ページ: 138-147
  • 査読あり
• [雑誌論文] The dimeric coiled-coil structure of Saccharomyces cerevisiae Atg16 and its functional significance in autophagy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujioka Y, Noda NN, Nakatogawa H, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: J Biol Chem 285 ページ: 1508-15
  • 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 K, Watanabe M, Nakatogawa H, Yamaguchi M, Ogura K, Adachi W, Fujioka Y, Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: J Biomol NMR 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 Lett 584 ページ: 1379-1385
  • 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: J Biol Chem 285 ページ: 29599-29607
  • 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: J Biol Chem 285 ページ: 30026-30033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Basis for SUMOylation-dependent Regulation of DNA Binding Activity of Heat Shock Factor 2. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tateishi Y, Ariyoshi M, Igarashi R, Hara H, Mizuguchi K, Seto A, Nakai A, Kokubo T, Tochio H, Shirakawa M.
  • 雑誌名: J Biol Chem 284 ページ: 2435-2447
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for the multiple interactions of the MyD88 TIR domain in TLR4 signaling. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi H, Tochio H, Kato Z, Orii K.E., Li A.L., Kimura T, Hiroaki H, Kondo N, Shirakawa M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci 106 ページ: 10260-10265
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-resolution multi-dimensional NMR spectroscopy of proteins in human cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Inomata K, Ohno A, Tochio H, Isogai S, Tenno T, Nakase I, Takeuchi T, Futaki S, Ito Y, Hiroaki H., Shirakawa M.
  • 雑誌名: Nature 458 ページ: 106-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assembly State of Proteasome Activator 28in an Aqueous Solution as Studied by Small-Angle Neutron Scattering (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama M, Kurimoto E, Morimoto Y, Sahashi H, Sakata E, Hamada K, Itoh K, Mori K, Fukunaga T, Minami Y, Kato K.
  • 雑誌名: J Phys Soc Jpn 78 ページ: (124802)1-(124802)6
  • 査読あり
• [雑誌論文] The structure of Atg4B-LC3 complex reveals the mechanism of LC3 processing and delipidation during autophagy. (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoo K, Noda NN(Co-first), Kumeta H, Fujioka Y, Mizushima N, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: EMBO J 28 ページ: 1341-1350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of Saccharomyces cerevisiae alpha-mannosidase, a cargo protein of the Cvt pathway. (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Noda NN, Honbou K, Suzuki K, Sakai Y, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: Acta Crystallograph Sect F Struct Biol Cryst Commun 65 ページ: 571-573
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATG Systems from the Protein Structural Point of View. (2009)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: Chem Rev 109 ページ: 1587-1598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the Small Ubiquitin-like Modifier (SUMO)-interacting Motif of MBD1-containing Chromatin-associated Factor 1 Bound to SUMO-3. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sekiyama N, Ikegami T, Yamane T, Ikeguchi M, Uchimura Y, Baba D, Ariyoshi M, Tochio H, Saitoh H, Shirakawa M.
  • 雑誌名: J Biol Chem 283 ページ: 35966-35975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of hemi-methylated DNA by the SRA protein UHRF1 by a base-flipping mechanism. (2008)
  • 著者名/発表者名: Arita K, Ariyoshi M, Tochio H, Nakamura Y, Shirakawa M.
  • 雑誌名: Nature 455 ページ: 818-821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of a chaperone complex that contributes to the assembly of yeast 20S proteasomes. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yashiroda H, Mizushima T, Okamoto K, Kameyama T, Hayashi H, Kishimoto T, Niwa S, Kasahara M, Kurimoto E, Sakata E, Takagi K, Suzuki A, Hirano Y, Murata S, Kato K, Yamane T, Tanaka K.
  • 雑誌名: Nature Struct Mol Biol 15 ページ: 228-236
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro reconstitution of plant ATG8 and ATG12 conjugation systems essential for autophagy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujioka Y, Noda NN, Fujii K, Yoshimoto K, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: J Biol Chem 283 ページ: 1921-1928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of the Atg12-Atg5 conjugate bound to Atg16 by the free interface diffusion method. (2008)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Fujioka Y, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: J Synchrotron Radiat 15 ページ: 266-268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of target recognition by Atg8/LC3 during selective autophagy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Kumeta H, Nakatogawa H, Satoo K, Adachi W, Ishii J, Fujioka Y, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: Genes Cells 13 ページ: 1211-1218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of the coiled-coil domain of Atg16 essential for autophagy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujioka Y, Noda NN, Matsushita M, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: Acta Crystallograph Sect F Struct Biol Cryst Commun 64 ページ: 1046-1048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fbsl protects the malfolded glycoproteins from the attack of peptide:N-glycanase (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Y, Hirao T, Sakata E, Kamiya Y, Kurimoto E, Yoshida Y, Suzuki T, Tanaka K, Kato K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 362 ページ: 712-716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct interactions between NEDD8and ubiquitin E2 conjugating enzymes upregulate cullin-based E3 ligase activity (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakata E, Yamaguchi Y, Miyauchi Y, Iwai K, Chiba T, Saeki Y, Matsuda N, Tanaka K, Kato K
  • 雑誌名: Nature Struct Mol Biol 14 ページ: 167-168
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Atg12-Atg5 conjugate has a novel E3-like activity for protein lipidation in autophagy. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hanada T, Noda NN, Satomi Y, Ichimura Y, Fujioka Y, Takao T, Inagaki F, Ohsumi Y.
  • 雑誌名: J Biol Chem 282 ページ: 37298-37302
  • 査読あり
• [学会発表] Structural basis of Atg8 activation and transfer to Atg3 by Atg7 (2011)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Satoo K, Fujioka Y, Kumeta K, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, The Ubiquitin Family
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA.
  • 年月日: 20110500
• [学会発表] 中性子散乱によるPA28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] Structural basis of selective autophagy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Noda NN
  • 学会等名: 1^st Sino-Japan Symposium on Autophagy
  • 発表場所: Xi'an, China.
  • 年月日: 20101000
• [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: Tochio H
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, USA.
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] p62UBA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: 杤尾豪人
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] Structural basis of target recognition during selective autophagy (2009)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 学会等名: 5^th International Symposium on Autophagy
  • 発表場所: Otsu, Japan.
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] 重水素標識を利用した中性子小角散乱法によるプロテアソーム構成タンパク質PA28およびα7サブユニットの溶液構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗本英治
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Crystal Structure and Biochemical Characterization of the UBA Domain of p62 (Sequestosome 1) (2008)
  • 著者名/発表者名: Tochio H
  • 学会等名: ZOMES V:The Fifth International Symposium on the COP9 signalosome, Proteasome and eIF3: At the interface between signaling &proteolysis
  • 発表場所: RIKEN Yokohama Institute,Yokohama, Japan.
  • 年月日: 20081111-20081114
• [学会発表] Structural studies on the Atg12-Atg5oAtg16 complex essential for autophagy (2008)
  • 著者名/発表者名: Noda NN, Matsushita M, Obara K, Fujioka Y, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Autophagy in Stress, Development & Disease
  • 発表場所: entura, CA, USA.
  • 年月日: 20080100
• [学会発表] Structure and Interaction of Ubiquitin related Protein Domains:UBA and UBX (2008)
  • 著者名/発表者名: Tochio H
  • 学会等名: Korea-Japan symposium on Biological NMR
  • 発表場所: Seoul National University, Seoul, Korea
  • 年月日: 2008-04-25
• [学会発表] ユビキチンリガーゼgp78とE2の相互作用のNMR解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 武本映美
  • 学会等名: 平成19年度日本薬学会東海支部会例会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2007-12-08
• [学会発表] 20SプロテアソームのアッセンブリーシャペロンPAC3の結晶構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡本健太
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2007-05-26
• [学会発表] NMR法を用いたHOIL-1LのUblドメインの立体構造解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 三村俊介
  • 学会等名: 日本薬学会第127年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2007-03-30
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.rinshoken.or.jp/ER/PRBP/index.html