リン酸化による翻訳制御機構の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14580638
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 島 礼 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教授 (10196462)
• 研究分担者: 田沼 延公 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助手 (40333645) ; 菊池 九二三 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 教授 (20006117)
• キーワード: リン酸化 / 脱リン酸化 / キナーゼ / ホスファターゼ / PP1 / トウトマイセチン / MAPK / GSK3β

研究概要

細胞増殖には細胞分裂に伴う構成タンパク質の増産が必須である。リン酸化による翻訳の制御としては、S6Kを介したcap非依存性翻訳調節と、MAPKシグナルを介したcap依存性翻訳調節とがある。プロテインホスファターゼのPP1とMAPKホスファターゼに焦点を絞り、以下の知見を得た。
(1)PP1によるMAPKシグナルの制御:我々が同定したPP1の特異的阻害剤であるトウトマイセチン/TCを用いてPP1のMAPK経路への関与を解明した。TCはraf/MEK/ERK経路の活性化を特異的に阻害した。この結果に基づき、rafと共にPP1の触媒サブユニットの野生型と活性変異型を細胞内に発現させ、raf活性への影響を調べた。PP1の触媒サブユニットがrafと結合すること、rafの活性化には、PP1のホスファターゼ活性が不可欠であることを明らかにした。
(2)GSK3βによるPP1の活性制御:細胞内において、GSK3βがPP1とその制御因子であるインヒビター2(I-2)のヘテロダイマーに結合すること。I-2のT72をリン酸化することにより(I-2のPP1に対する阻害活性を減弱させ)、PP1の活性のスイッチをONにする制御機構の存在を明らかにした。
(3)PP1の核の非クロマチン構造での存在:PP1がscapininと共に、核マトリックスあるいはラミナに存在することを明らかにした。PP1がscapininと結合することにより、遺伝子の転写や核膜の崩壊に関与する可能性が示唆された。
(4)MAPKホスファターゼの活性調節機構:MAPKホスファターゼの基質認識機構の解明を行い、2か所のMAPKドッキングドメインの存在を明かにした。さらにJNK経路を特異的に負に制御するホスファターゼであるMKP-7がERKによりリン酸化されることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuhashi Shinya: "Usage of Tautomycetin, a novel inhibitor of protein phosphatase 1(PP1), reveals that PP1 is a positive regulator of raf-1 in vivo"J.Biol.Chem.. 278(1). 82-88 (2003)
• [文献書誌] Sakashita Gyosuke: "Interaction between phosphatase inhibitor-2 and glycogen synthase-3β in intact cells"J.Biochem.. 133(2). 165-171 (2003)
• [文献書誌] Tanuma, Nobuhiro: "Reduced tumorigenicity of murine leukemia cells expressing protein tyrosine phosphatase, PTPεC"Oncogene. 22(12). 1758-1762 (2003)
• [文献書誌] Mitsuhashi, Shinya: "Defect of Delta-Sarcoglycan Gene Is Responsible for Development of Dilated Cardiomyopathy of a Novel Hamster Strain, J2N-k : Calcineurin/PP2B Activity in the Heart of J2N-k Hamster"J.Biochem.. 134(2). 269-276 (2003)
• [文献書誌] Masuda, Kouhei: "Activation of ERK induces phosphorylation of MKP-7, a JNK specific phosphatase, at Ser-446"J.Biol.Chem.. 278(34). 32448-32456 (2003)
• [文献書誌] Sagara, Junji: "Scapinin a novel protein inhibitor of protein phosphatase-1 associated with the nuclear nonchromatin structure"J.Biol.Chem.. 278(46). 45611-45619 (2003)