直鎖状ポリユビキチン鎖の選択的生成機構とその役割

2013 年度 実績報告書

• 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: 24112002
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岩井 一宏 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60252459)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 生体分子 / ユビキチン / NF-kappaB / 直鎖状ポリユビキチン鎖

研究概要

ユビキチン修飾系は分解のみならず、多様な様式でタンパク質の機能を制御する翻訳後修飾系である。細胞内には多様なユビキチン鎖が存在し、ユビキチン鎖の種類によってタンパク質の制御様式が異なる。研究代表者は新規に直鎖状ポリユビキチン鎖(M1鎖)を選択的に生成するLUBACユビキチンリガーゼを発見し、LUBACによるM1鎖生成が種々の刺激依存的なNF-κB活性化に関与することを報告してきた。本研究は多様なユビキチン修飾：ユビキチンコードによる多彩な細胞機能制御機構の解明の一環として、研究代表者が世界に先駆けて同定したM1鎖の生理学的、病理学的役割、選択的M1鎖生成メカニズム、M1鎖生成阻害剤の免疫・アレルギー疾患治療薬としての可能性等を目指し、本年度は以下の点を明らかにした。
１．LUBACはHOIP、HOIL-1L、SHARPINの3種のサブユニットから構成され、HOIPが活性中心、HOIL-1LとSHARPINがアクセサリー分子として機能している。HOIL-1L欠損マウスは顕著な症状を呈さないが、SHARPINを欠損したcpdmマウスは慢性皮膚炎などの多彩な慢性炎症症状を呈する。Ｂ細胞特異的にHOIPを欠損したマウスではコンベンショナルB細胞の分化は正常であるが、抗体産生機能はほぼ消失すること、B細胞亜群であるB1細胞の分化異常があることを報告した。また、HOIP欠損マウスは胎生11.5日で死亡することを見いだした。
2. NF-κB活性化におけるHOIPのN末端領域の役割の解析
300アミノ酸の長さを有するHOIPのN末端領域が、直鎖状ポリユビキチン鎖特異的な脱ユビキチン化酵素と選択的に結合することで、刺激依存的なNF-κB活性化の強度をfineに調節することを明らかにした。

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

京都大学に異動して１年以上経ち、マウスの移動、研究室のセットアップもほぼ完了したので、順調に推移している。

今後の研究の推進方策

特に変更はなく、研究計画に沿って研究を遂行する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Suppression of LUBAC-mediated linear ubiquitination by a specific interaction between LUBAC and the deubiquitinases CYLD and OTULIN (2014)
  • 著者名/発表者名: Takiuchi, T., Nakagawa, T., Tamiya, H., Fujita, H., Sasaki, Y., Saeki, Y., Takeda, H., Sawasaki, T., Buchberger, A., Kimura, T., and Iwai. K.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 19 ページ: 254-272
  • DOI: doi: 10.1111/gtc.12128.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism underlying IKK activation mediated by the linear ubiquitin chain assembly complex (LUBAC). (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujita, H., Rahighi, S., Akita, M., Kato, R., Sasaki, Y., Wakatsuki, S., and Iwai, K.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: 34 ページ: 1322-1335
  • DOI: doi: 10.1128/MCB.01538-13.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of the linear ubiquitin chain assembly complex in lymphoma revealed by rare germline polymorphisms. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang Y, Schmitz R, Mitala JJJr, Whiting A, Xiao W, Ceribelli M, Wright GW, Zhao H, Yang Y, Xu W, Rosenwald A, Ott G, Gascoyne RD, Connors JM, Rimsza LM, Campo E, Jaffe ES, Delabie J, Smeland EB, Braziel RM, Tubbs RR, Cook JR, Weisenburger DD, Chan WC, Wiestner A, Kruhlak MJ, Iwai K, Bernal F, Staudt LM
  • 雑誌名: Cancer Discov. 巻: 4 ページ: 480-493
  • DOI: doi:10.1158/2159-8290. CD-13-0915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defective immune responses in mice lacking LUBAC-mediated linear ubiquitination in B cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, Y., Sano, S., Nakahara, M., Murata, S., Kometani, K., Aiba, Y., Sakamoto, S., Watanabe, Y., Tanaka, K., Kurosaki, K. and Iwai, K.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 32 ページ: 2463-2476
  • DOI: doi:10.1038/emboj.2013.184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recruitment of the autophagic machinery to endosomes during infection is mediated by ubiquitin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujita, N., Morita, E., Itoh, T., Tanaka, A., Nakaoka, M., Osada, Y., Umemoto, T., Saitoh, T., Nakatogawa, H., Kobayashi, S., Haraguchi, T., Guan, J.L., Iwai, K., Tokunaga, F., Saito, K., Ishibashi, K., Akira, S., Fukuda, M., Noda, T., and Yoshimori, T.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 巻: 203 ページ: 115-128
  • DOI: doi: 10.1083/jcb.201304188.
  • 査読あり
• [学会発表] Increased redox-active iron induces mitochondrial damage that recruits Parkin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K. and Takeda, Y.
  • 学会等名: The 17th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research International. Symposium “Redox-Active Iron in Disease Pathology and Treatment”
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20140323-20140326
  • 招待講演
• [学会発表] Differential requirement of LUBAC-mediated linear polyubiquitination in CD40- or BCR-mediated canonical NF-κB activation in B cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, Y., Fujita, H., and Iwai, K.
  • 学会等名: The EMBO Conference “Ubiquitin and Ubiquitin-like Proteins: From structure to function”
  • 発表場所: Riva del Garda, Italy.
  • 年月日: 20131001-20131005
• [学会発表] Linear polyubiquitination: a new regulator of NF-κB activation (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: The 35th Naito Conference “The Ubiquitin-Proteasome System: From Basic Mechanisms to Pathophysiological Roles”
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20130709-20130712
  • 招待講演
• [学会発表] Linear polyubiquitination: a new regulator of NF-κB activation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: he 38th FEBS congress
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 20130706-20130712
  • 招待講演