細胞増殖抑制分子p27の分解機構の研究

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 12213097
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80291508)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2004
• キーワード: 細胞周期 / CDKインヒビター / p27 / ユビキチン / SCF複合体 / Skp2 / KPC

研究概要

休止状態(G0期)から細胞周期(G1期)への再進入(G0-G1移行と呼ぶ)は細胞周期のブレーキ分子p27によって妨げられており、これは増殖時にp27が分解されることによって解除される。p27の分解はユビキチン・プロテアソーム系によって行われていることがわかっており、その酵素の主体はユビキチンリガーゼ(E3)であるSCF/Skp2であると信じられてきた。しかしながらわれわれの研究結果は、G0-G1移行期にp27の分解がSCF/Skp2で行われているという広く受け入れられている仮説に対して、いくつかの矛盾を生じている。まずSkp2の発現がp27の分解よりもはるかに遅いこと(時間的矛盾)、Skp2が常時核内に存在するのに対し、p27は核から排出後に細胞質で破壊されること(空間的矛盾)、さらにSkp2ノックアウトマウスにおいてもp27のG0-G1移行期における分解は正常に起こること(遺伝学的矛盾)があり、G0-G1移行期におけるp27の分解はSkp2以外の系によって担われていることが明らかになった。
われわれはG0-G1移行期におけるp27の分解を引き起こすユビキチン化酵素本体の解明を目指してユビキチン化活性を指標に酵素の生化学的精製を行い、新規ユビキチン化酵素KPCを発見した。KPCはKPC1とKPC2からなる複合体であり、予想通り、細胞質に局在し、過剰発現ではp27の分解が促進するのに対し、ドミナントネガティブ変異体の発現ではp27の分解が遅延する。またKPC1のRNAiによってp27の分解は遅延する。これらの結果は、G0-G1移行期においてp27がまず核外へ排出され、そこでKPCによるユビキチン化を受けるが、S-G2期ではp27は核内でSkp2によるユビキチン化を受けることを示している。
われわれはこのKPCの生物学的な作用を細胞レベル・個体レベルで解析し、その調節機構を明らかにした上で、KPCの活性を促進するような遺伝子治療法または薬剤の探索を行い、最終的には全く新しい分子基盤に基づく抗癌剤の開発を目指している。

研究成果

• [雑誌論文] Cytoplasmic ubiquitin ligase KPC regulates proteolysis of p27Kip1 at G1 phase. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamura, T.et al., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Nature Cell Biol. 6 ページ: 1229-1235
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] VHL-box and SOCS-box domains determine binding specificity for Cul2-Rbx1 and Cul5-Rbx2 modules of ubiquitin ligases. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamura, T.et al., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Genes Dev. 18 ページ: 3055-3065
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Skp2-mediated degradation of p27 regulates progression into mitosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K.et al., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Dev.Cell 6 ページ: 661-672
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cytoplasmic ubiquitin ligase KPC regulates proteolysis of p27^<Kip1> at G1 phase. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamura, T., Hara, T., Matsumoto, M., Ishida, N., Okumura, F., Hatakeyama, S., Yoshida, M., Nakayama, K., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Nature Cell Biol. 6 ページ: 1229-1235
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] VHL-box and SOCS-box domains determine binding specificity for Cul2-Rbx1 and Cul5-Rbx2 modules of ubiquitin ligases. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamura, T., Maenaka, K., Kotoshiba, S., Matsumoto, M., Kohda, D., Conaway, R.C., Conaway, J.W., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Genes Dev. 18 ページ: 3055-3065
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Skp2-mediated degradation of p27 regulates progression into mitosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K., Nagahama, H., Minamishima, Y.A., Miyake, S., Ishida, N., Hatakeyama, S., Kitagawa, M., Iemura, S., Natsume, T., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Dev.Cell 6 ページ: 661-672
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phosphorylation- dependent degradation of c-Myc is mediated by the F-box protein Fbw7. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yada, M., Hatakeyama, S., Kamura, T., Nishiyama, M., Tsunematsu, R., Imaki, H., Ishida, N., Okumura, F., Nakayama, K., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 2116-2125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Inherent calcineurin inhibitor FKBP38 targets Bcl-2 to mitochondria and inhibits apoptosis. (2003)
  • 著者名/発表者名: Shirane, M., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Nature Cell Biol. 5 ページ: 28-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Degradation of p57^<Kip2> mediated by SCF^<skp2>-dependent ubiquitylation. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kamura, T., Hara, T., Kotoshiba, S., Yada, M., Ishida, N., Imaki, H., Hatakeyama, S., Nakayama, K., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100 ページ: 10231-10236
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Impaired degradation of inhibitory subunit of NF-KB (IKB) and 3- catenin as a result of targeted disruption of the p-TrCP1 gene. (2003)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K., Hatakeyama, S., Maruyama, S., Kikuchi, A., Onoe, K., Good, R.A., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100 ページ: 8752-8757
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Inherent calcineurin inhibitor FKBP38 targets BcI-2 to mitochondria and inhibits apoptosis. (2003)
  • 著者名/発表者名: Shirane, M., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Nature Cell Biol. 5 ページ: 28-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Increased proliferation of B cells and auto-immunity in mice lacking protein kinase Cdelta. (2002)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, A.et al., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Nature 416 ページ: 865-869
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Increased proliferation of B cells and auto-immunity in mice lacking protein kinase Co. (2002)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, A., Nakayama, K., Imaki, H., Hirose, S., Jiang, Y., Abe, M., Tsukiyama, T., Nagahama, H., Ohno, S., Hatakeyama, S., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Nature 416 ページ: 865-869
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Targeted disruption of Skp2 results in accumulation of cyclin E and p27Kip1, polyploidy and centrosome overduplication. (2000)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K.et al., Hatakeyama, S.
  • 雑誌名: EMBO J. 19 ページ: 2069-2081
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Aberrant cell cycle checkpoint function and early embryonic death in Chk1^<-/-> mice. (2000)
  • 著者名/発表者名: Takai, H., Tominaga, K., Motoyama, N., Minamishima, Y.A., Nagahama, H., Tsukiyama, T., Ikeda, K., Nakayama, K., Nakanishi, N., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Genes Dev. 14 ページ: 1439-1447
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Targeted disruption of Skp2 results in accumulation of cyclin E and p27^<kip1>, polyploidy and centrosome overduplication. (2000)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K., Nagahama, H., Minamishima, Y.A., Matsumoto, M., Nakamichi, I., Kitagawa, K., Shirane, M., Tsunematsu, R., Tsukiyama, T., Ishida, N., Kitagawa, M., Nakayama, K.I., Hatakeyama, S.
  • 雑誌名: EMBO J. 19 ページ: 2069-2081
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 細胞周期がわかる(中山 敬一・編) (2001)
  • 著者名/発表者名: 中山 敬一
  • 総ページ数: 140
  • 出版者: 羊土社(東京)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 新規ユビキチンリガーゼ (2002)
  • 発明者名: 中山 敬一, 嘉村 巧
  • 権利者名: 協和醗酵工業株式会社
  • 産業財産権番号: 特願2002-156257
  • 出願年月日: 2002-05-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] サイクリンEをユビキチン化分解するユビキチンリガーゼSCF複合体のF-ボックスタンパク (2000)
  • 発明者名: 中山 敬一他3名
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 産業財産権番号: 特願2000-036372
  • 出願年月日: 2000-02-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より