ユビキチン-プロテアソーム・システムの分子認識および細胞周期制御のメカニズム

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05304054
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 横沢 英良 北海道大学, 薬学部, 教授 (90012765)
• 研究分担者: 沢田 均 北海道大学, 薬学部, 助教授 (60158946) ; 石川 勝利 静岡大学, 理学部, 教授 (00008608) ; 佐方 功幸 久留米大学, 分子生命科学研究所, 教授 (80142024) ; 瀬野 悍二 国立遺伝学研究所, 教授 (30076989) ; 鈴木 紘一 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (80011948)
• キーワード: プロテアソーム / ユビキチン / プロテアーゼ / 分子認識 / 細胞周期 / 発生・分化 / 受精 / 卵成熟

研究概要

上記の研究課題について当初に計画をほぼ完了したので報告する.
1.ユビキチン化酵素群とその内在性基質蛋白質の検索:(1)E1変異株ts85細胞が、核小体の動態異常を引き起こすことを見いだした.(2)Mosが受精後に脱リン酸化されてからユビキチン化され、26Sプロテアソームによって分解されることを明らかにした.(3)マルチユビキチン化蛋白質を特異的に認識するモノクローナル抗体を確立し、それを用いてマルチユビキチン化蛋白質の特異的定量方法を確立した.
2.プロテアソームの構造と機能の解析:(1)酵母の遺伝子破壊実験から、プロテアソームのY13サブユニットが、ATP依存的な蛋白質分解を関与する可能性があることを明らかにした.(2)26Sプロテアソームの2つのアイソフォームが、20Sプロテアソームと制御サブユニット複合体との会合比の差に起因することを明らかにした.制御サブユニット複合体を、26Sプロテアソームから単離し、その性質を明らかにした.(3)26Sプロテアソームには蛋白質分解に関するキナーゼ活性を有することを明らかにした.(4)プロテアソームの超分子構造を、電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いて明らかにした.(5)プロテアソームの基質特異性を、インスリンB鎖を基質蛋白質として用いて解析した.(6)カエルのプロテアソームサブユニットLMP7のクローニングを行い、MHCとの関連を示した.(7)マボヤ精子のプロテアソームが受精時の精子の卵黄膜通過と卵黄膜への結合に関与することを示した.
3.細胞周期制御機構の解析:(1)ATP依存的なプロテアソーム活性が細胞周期の前期と中期に特異的に活性化されること、それは、細胞周期に依存した20S-26S変換に起因することを明らかにした.(2)カエル卵巣卵には、細胞質ゾルのプロテアソームに加えてサブユニット構成の異なる膜結合型プロテアソームの存在することを見いだした.

研究成果

• [文献書誌] Kawahara,H.: "Intracellular calcium mobilization regulates the activity of 26 S proteasome during the metaphase-anaphase transition in the ascidian meiotic cell cycle." Developmetal Biology. 166. 623-633 (1994)
• [文献書誌] Fujimuro,M.: "Production and characterization of monoclonal antibodies specific to multi-ubiguitin chains of polyuybiguitinated proteins." FEBS Letters. 349. 173-180 (1994)
• [文献書誌] Furuno,N.: "Suppression on DNA replication via Mos function during meiotic divisions in Xenopus oocytes." EMBO J.13. 2399-2410 (1994)
• [文献書誌] Takahashi,M.: "DEP-sensitive milticatalytic protease complexes(proteasomes)involved in the control of oocyte maturation in the toad,Bufo japonicus." Molecular Reproduction and Developmet. 38. 310-317 (1994)
• [文献書誌] Ohkubo,Y.: "SV40 large T antigen reinduces the cell cycle in terminally differetiated myotubes through inducing cdk2,cdc2,and their partner cyclins." Experimetal Cell Research. 214. 270-278 (1994)
• [文献書誌] Sudha,T.: "Abnormal integrity of the nucleolus associated with cell cycle arrested cwing to the temperature-sensitive ubiguitin-actibating enzyme El." Chromosome Research. (in press). (1995)