直鎖状ポリユビキチン鎖の選択的生成機構とその役割

2015 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, 医学研究科, 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 / 直鎖状ユビキチン鎖

研究実績の概要

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。研究代表者はユビキチンN末端のメチオニンを介して形成される直鎖状ユビキチン鎖(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鎖形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。本研究で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を検索することを目指し、本年度は以下の2点から研究を遂行した。
１．直鎖状ユビキチン鎖によるNF-κB活性化機構の生理的および病理的役割の解析　a) LUBACはHOIL-1L、SHARPIN、HOIPに3種のサブユニットから構成され、HOIPが活性中心、SHARPIN、HOIL-1Lがアクセサリー分子として機能している。本年は直鎖状ポリユビキチン鎖による細胞死制御の分子メカニズムの解析を進め、SHARPINのNZFドメインがHOIPと協調してLUBACのTNF受容体への集積に寄与することで細胞死を抑制していることを示した。
b)　LUBACによる直鎖状ユビキチン鎖形成能を喪失したマウスB細胞におけるTLR4依存的な細胞死亢進機構を検索した。TLR4は他のほとんどのTLRと異なり、MyD88に加えてTRIFもシグナル分子として用いる。LUBACの酵素活性の欠失によりTRIF依存的に細胞死が亢進することを示した。
２．直鎖状ユビキチン鎖生成におけるHOIL-1L、SHARPINの役割の解析　a) HOIL-1L、SHARPINが直鎖状ユビキチン鎖形成に促進的に作用を検索しUBLが関与することを示した。

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

当初の想定通り順調に研究を展開しているが、他グループからリガーゼ活性の亢進メカニズムに関する未発表情報を入手したので、項目2について研究計画を変更して実施した。

今後の研究の推進方策

項目2以外は当初の計画通り遂行する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Differential involvement of the NZF domains of SHARPIN and HOIL-1L in LUBAC-mediated cell death protection. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, S., Fujita, H., Sasaki, Y., Tsuruyama, T., Fukuda, K., and Iwai, K.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: 36 ページ: 1569-1583
  • DOI: doi:10.1128/MCB.01049-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] LUBAC Formation Is Impaired in the Livers of Mice with MCD-Dependent Nonalcoholic Steatohepatitis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, Y., Nakatsu, Y., Fukushima, T., Okubo, H., Iwashita, M., Sakoda, H., Fujishiro, M., Yamamotoya, T., Kushiyama, A., Takahashi, S., Tsuchiya, Y., Kamata, H., Tokunaga, F., Iwai, K., and Asano, T.
  • 雑誌名: Mediators Inflamm. 巻: 1 ページ: 125380
  • DOI: doi: 10.1155/2015/125380.
  • 査読あり
• [雑誌論文] CYLD and the NEMO zinc finger regulate tumor necrosis factor signaling and early embryogenesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhao, Y., Ma, C. A., Wu, L., Iwai, K., Ashwell, J. D., Oltz, E. M., Ballard, D. W., and Jain, A.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 ページ: 22076-22084
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M115.658096
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Structural differences between a glycoprotein specific F-Box protein Fbs1 and its homologous protein FBG3. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kumanomidou, T., Nishio, K., Takagi, K., Nakagawa, T., Suzuki, A., Yamane, T., Tokunaga, F., Iwai, K., Murakami, A., Yoshida, Y., Tanaka, K., and Mizushima, T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0140366
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0140366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Posttranslational Modification of HOIP Blocks Toll-Like Receptor 4-Mediated Linear-Ubiquitin-Chain Formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bowman, J., Rodgers, M.A., Shi, M., Amatya, R., Hostager, B., Iwai, K., Gao, S.J., and Jung, J.U.
  • 雑誌名: MBio. 巻: 6 ページ: e01777-15
  • DOI: doi: 10.1128/mBio.01777-15
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Roles of linear ubiquitinylation, a crucial regulator of NF-κB and cell death, in the immune system. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, K. and Iwai, K.
  • 雑誌名: Immunol. Rev. 巻: 393 ページ: 175-189
  • DOI: doi: 10.1111/imr.12308.
  • 査読あり
• [学会発表] Differential involvement of subunits of LUBAC ubiquitin ligase in signalling and cell death. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, S., Fujita, H., Sasaki, Y., and Iwai, K.
  • 学会等名: EMBO Conference “Ubiquitin and ubiquitin-like modifiers: From molecular mechanisms to human diseases”
  • 発表場所: Cavtat, Croatia
  • 年月日: 2015-09-18 – 2015-09-22
  • 国際学会
• [学会発表] Linear ubiquitin chains: NF-kappaB activation, cell death, and cancer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: International Symposium on Ubiquitin and Diseases.
  • 発表場所: Zhangjiajie, China
  • 年月日: 2015-06-14 – 2015-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Linear ubiquitin chains: a new regulator of NF-kappaB activation and cell death signaling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: 1st SPS International Symposium Xiamen University
  • 発表場所: Xiamen, China
  • 年月日: 2015-06-13 – 2015-06-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] LUBAC-mediated linear ubiquitination by a virulence factor of Aspergillus, gliotoxin. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, H., Egashira, S., Okabe, T., Nagano, T., and Iwai, K.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting “The Ubiquitin Family”
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 2015-04-21 – 2015-04-25
  • 国際学会