細胞周期調節分子の分解制御に関する研究-マウスSCF複合体の遺伝子クローニングと解析-

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11144230
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 畠山 鎮次 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (70294973)
• 研究分担者: 中山 啓子 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教授 (60294972) ; 北川 雅敏 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教授 (50294971) ; 中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80291508)
• キーワード: ユビキチン化 / 蛋白分解 / IκBα / β-catenin / F-box蛋白 / Skp1 / Cul-1 / FWD1 / β-TrCP

研究概要

細胞内に存在する分子の分解制御は、多方面にわたる医学生物学領域の蛋白分子の機能に重要な働きを果たしている。今まで、いくつかの蛋白分解機構が報告されているが、特に、酵母におけるユビキチン依存性プロテアソーム介在性蛋白分解に関する研究により、Skp1、Cul-1、F-box蛋白複合体(SCF複合体)と言われるユビキチン化を実行する酵素複合体は、細胞周期をはじめ、さまざまな細胞機能に関与する分子の発現調節(分解調節)を行っていることが明らかになった。この構成成分のなかで、F-box蛋白が基質分子をユビキチン化させるための基質特異性を担っていることが推定されている。我々は、酵母におけるアナロジーを利用して、マウスにおけるSkp1、Cul-1及び複数のF-box蛋白を同定した。
特に、我々がFWD1/β-TrCP(1つのF boxと7つのWD40リピートを有する)として同定したF-box蛋白は、免疫学上重要であるNF-κBの抑制分子であるIκBαと、細胞接着もしくは癌の分野で注目されるβ-cateninのユビキチン化、及び分解に関与していることが判明した。IκBαとβ-cateninの発現量にかかわるアミノ酸配列に存在するセリン/スレオニンをリン酸化する上流のシグナル及びキナーゼは異なるが、そのモチーフ自体は非常に似ており、リン酸化が起こった場合、FWD1/β-TrCPは、IκBαとβ-cateninのどちらにも結合し、ユビキチン化を遂行する。つまり、SCF^<FWD1/β-TrCP>は、IκBαとβ-cateninに分解されるべきシグナルが入った場合に、それらの分子の分解を実行する中心的なシステムであることがわかった。この結果は、酵母以外の真核細胞におけるSCF複合体によるユビキチン化介在性分解の初めての報告となる。

研究成果

• [文献書誌] Y. Tojima: "NAK, a novel IκB kinase-activating kinase"Nature. (in press). (2000)
• [文献書誌] M. Ato: "Delayed clearance of zymosan-induced granuloma and depressed phagocytosisof macrophages with concomitant up-regulated kinase activities of src-family in a human monocyte chemoattractant protein-1 transgenic mouse"Immunobiol.. 201. 432-449 (1999)
• [文献書誌] M. Miura: "Structure and expression of the gene encoding mouse F-Box protein, Fwd2"Genomics. 62(1). 50-58 (1999)
• [文献書誌] K. L. Lorick: "RING Fingers Mediate Ubiquitin Conjugating Enzyme(E2)-Dependent Ubiquitination"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96(20). 11364-11369 (1999)
• [文献書誌] K. Hattori: "Molecular dissection of the interactions among IκBα, FWD1, and Skp1 required for ubiquitin-mediated proteolysis of IκBα"J. Biol. Chem.. 274(42). 29643-29647 (1999)
• [文献書誌] M. Shirane: "Common pathway througu the F-box protein FWD1 for ubiquitination of IκBα,IκBβ, and IκBε"J. Biol. Chem.. 274(40). 28169-28174 (1999)
• [文献書誌] M. Shirane: "Down-regulation of p27^<kip1> by two mechanisms, ubiquitin-mediated degradation and proteolytic processing"J. Biol. Chem.. 274(20). 13886-13893 (1999)
• [文献書誌] M. Kitagawa: "An F-box protein, FWD1, mediates ubiquitin-dependent proteolysis of β-catenin"EMBO J.. 18(9). 2401-2410 (1999)
• [文献書誌] S. Hatakeyama: "Ubiquitin-dependent degradation of IκBα is mediated by a ubiquitin ligase Skp1/Cu 1/F-box protein FWD1"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96(7). 3859-3863 (1999)