ケモテクノロジーを利用したユビキチン鎖の機能解析と制御

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: ケモテクノロジーが拓くユビキチンニューフロンティア
• 研究課題/領域番号: 18H05499
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岩井 一宏 京都大学, 医学研究科, 教授 (60252459)
• 研究分担者: 二木 史朗 京都大学, 化学研究所, 教授 (50199402)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• キーワード: ユビキチン / ステープルペプチド / ユビキチンシグナル / 炎症シグナル / 直鎖状ユビキチン鎖

研究実績の概要

本研究ではケモテクノロジーを用いて5年間の研究期間中にユビキチン修飾の多様な機能を解析することを目指す。最終年度である本年度は以下の項目から研究を推進した。
１． M1鎖を形成するLUBACユビキチンリガーゼはHOIP、HOIL-1L、SHARPINの3サブユニットから構成され、HOIPがM1鎖を形成する活性中心を持つ。HOIL-1Lもユビキチンリガーゼ活性を有しており、研究代表者らはHOIL-1Lのユビキチンリガーゼ活性を欠失させることでLUBACのM1鎖形成能を亢進させて細胞内感染菌の感染を抑制することを見出した。そこで、LUBAC機能亢進剤の感染症治療としてのポテンシャルを検討すべく、HOIL-1Lリガーゼ(E3)欠失マウスを用いてサルモネラ感染実験を行った。しかし、HOIL-1L E3欠失マウスは正常マウスよりもサルモネラ感染が増悪したので、開発を中止した。

3．ユビキチン修飾の新機能のケモテクノロジー解析：昨年度に同定した細胞内でもM1鎖とHOIL-1L NZFの結合を阻害2種の化合物のうち、1つはNF-kappaB活性化を抑制するが、細胞死を抑制しないこと、もう1つは細胞死を亢進させることを示した。2つの化合物が異なる特徴を示すのは細胞死を亢進させる化合物はHOIL-1LのNZFだけではなく、SHARPINのNZFとM1鎖の結合を阻害するためであることを示した。これらの化合物を用いた解析からHOIL-1LのNZFは主にNF-kappaB活性化に、SHARPINのNAFは主に細胞死抑制に機能することが明確となった。現在、論文投稿準備中である。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] テキサス大学 サウスウエスタン医科大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: テキサス大学 サウスウエスタン医科大学
• [雑誌論文] Structural insight into the recognition of the linear ubiquitin assembly complex by <i>Shigella</i> E3 ligase IpaH1.4/2.5 (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiragi Keito、Nishide Akira、Takagi Kenji、Iwai Kazuhiro、Kim Minsoo、Mizushima Tsunehiro
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 173 ページ: 317～326
  • DOI: 10.1093/jb/mvac109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen modulates iron homeostasis by switching iron-sensing of NCOA4 (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuno Sota、Iwai Kazuhiro
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 299 ページ: 104701～104701
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2023.104701
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HOIL1 regulates group 2 innate lymphoid cell numbers and type 2 inflammation in the small intestine (2022)
  • 著者名/発表者名: Wood Matthew J.、Marshall Jeffrey N.、Hartley Victoria L.、Liu Ta-Chiang、Iwai Kazuhiro、Stappenbeck Thaddeus S.、MacDuff Donna A.
  • 雑誌名: Mucosal Immunology 巻: 15 ページ: 642～655
  • DOI: 10.1038/s41385-022-00520-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic deletion and pharmacologic inhibition of E3 ubiquitin ligase HOIP impairs the propagation of myeloid leukemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Jimbo Koji、Hattori Ayuna、Koide Shuhei、Ito Takahiro、Sasaki Katsuhiro、Iwai Kazuhiro、Nannya Yasuhito、Iwama Atsushi、Tojo Arinobu、Konuma Takaaki
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 37 ページ: 122～133
  • DOI: 10.1038/s41375-022-01750-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential involvement of <scp>LUBAC</scp> ‐mediated linear ubiquitination in intestinal epithelial cells and macrophages during intestinal inflammation (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Yusuke、Sasaki Katsuhiro、Omatsu Mayuki、Hamada Kensuke、Nakanishi Yuki、Itatani Yoshiro、Kawada Kenji、Obama Kazutaka、Seno Hiroshi、Iwai Kazuhiro
  • 雑誌名: The Journal of Pathology 巻: 259 ページ: 304～317
  • DOI: 10.1002/path.6042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Analysis of Extracellular Vesicle Uptake and Fusion with Recipient Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirose Hisaaki、Hirai Yusuke、Sasaki Michihito、Sawa Hirofumi、Futaki Shiroh
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 33 ページ: 1852～1859
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.2c00307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Split luciferase-based estimation of cytosolic cargo concentration delivered intracellularly via attenuated cationic amphiphilic lytic peptides (2022)
  • 著者名/発表者名: Okano Syusuke、Kawaguchi Yoshimasa、Kawano Kenichi、Hirose Hisaaki、Imanishi Miki、Futaki Shiroh
  • 雑誌名: Bioorganic &amp; Medicinal Chemistry Letters 巻: 72 ページ: 128875～128875
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2022.128875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stearylated Macropinocytosis-Inducing Peptides Facilitating the Cellular Uptake of Small Extracellular Vesicles (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Yuna、Arafiles Jan Vincent V.、Kawaguchi Yoshimasa、Nakase Ikuhiko、Hirose Hisaaki、Futaki Shiroh
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 33 ページ: 869～880
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.2c00113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-Induced Condensation of Biofunctional Molecules around Targeted Living Cells to Accelerate Cytosolic Delivery (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakase Ikuhiko、Miyai Moe、Noguchi Kosuke、Tamura Mamoru、Yamamoto Yasuyuki、Nishimura Yushi、Omura Mika、Hayashi Kota、Futaki Shiroh、Tokonami Shiho、Iida Takuya
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 22 ページ: 9805～9814
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of linear ubiquitination in inflammatory responses and tissue homeostasis (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Katsuhiro、Iwai Kazuhiro
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 35 ページ: 19～25
  • DOI: 10.1093/intimm/dxac047
  • 査読あり
• [学会発表] Attenuated Cationic Lytic Peptides for Intracellular Delivery. (2023)
  • 著者名/発表者名: Futaki, S.
  • 学会等名: 9th Indian Peptide Symposium. BITS Pilani, Goa Campus, India.
  • 国際学会
• [学会発表] Unexpected functions of HOIL-1L E3: regulation of LUBAC, glycogen metabolism and beyond (2022)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: EMBO Workshop “Ubiquitin and ubiquitin-like proteins in health and disease
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unexpected regulation and function of LUBAC-mediated linear ubiquitination in immunity (2022)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: The first OIST-Kyoto University Joint Workshop “Challenges in Biomedical Complexities”
• [学会発表] Regulation and function of LUBAC-mediated linear ubiquitination in immunity (2022)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: The International Symposium in Tokyo 2022 “Ubiquitin New Frontier “ from Neo-Biology to Targeted Protein Degradation”
  • 国際学会
• [学会発表] Attenuated Membrane-lytic Peptides for Intracellular Delivery. Frontiers in Peptide Science and Drug Discovery. (2022)
  • 著者名/発表者名: Futaki, S.
  • 学会等名: Nanyang Technological University, Singapore
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Attenuated cationic lytic peptides for intracellular delivery. (2022)
  • 著者名/発表者名: Futaki, S.
  • 学会等名: 6th European and 12th International Peptide Symposium.
  • 国際学会
• [備考] 京都大学・大学院医学研究科・細胞機能制御学
  • URL: https://www.mcp-kyoto-u.jp/
• [学会・シンポジウム開催] The International Symposium in Tokyo 2022 “Ubiquitin New Frontier “ from Neo-Biology to Targeted Protein Degradation” (2022)