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2015 年度 実績報告書

直鎖状ポリユビキチン鎖生成異常による炎症発症機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 14J01829
研究機関京都大学

研究代表者

清水 覚司  京都大学, 医学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
キーワード直鎖状ポリユビキチン鎖 / プログラム細胞死 / 炎症 / NF-kappaB
研究実績の概要

直鎖状ポリユビキチン鎖を選択的に生成するユビキチンリガーゼ複合体・LUBACは、ユビキチンリガーゼ活性を有するHOIPと2つの調節性サブユニットであるSHARPINとHOIL-1Lからなる。これら2つの調節性サブユニットはアミノ酸配列の相同性が高い機能的ドメインを有するにも関わらず、SHARPINを欠損したcpdmマウスは慢性増殖性皮膚炎を発症する一方で、HOIL-1Lを欠損したマウスは顕著な表現型を示さないように、表現型が大きく異なるため、SHARPINとHOIL-1Lの機能的差異に着目してSHARPINの機能解析を進めた。前年度までの解析では、cpdmマウスの皮膚にはapoptosisおよびnecrosisに特徴的な形態を呈する表皮角化細胞が存在することを電子顕微鏡を用いて確認しており、本年度はこれらの細胞死が、調節されたプロセスを経て実行されるプログラム細胞死の特徴を備えていることを免疫染色学的解析により確認し、SHARPINがapoptosisおよびnecroptosisを抑制する機能を有している可能性を示した。また、これまでに、SHARPINとHOIL-1LはいずれもそれぞれのUBLドメインを介してLUBACを安定化し、NF-kappaB活性化に関与することが示されていたが、本年度はさらに、SHARPINが、NZFドメインを介して活性型TNF受容体に形成されるK63鎖ポリユビキチン鎖を認識することで、NF-kappaB活性化やプログラム細胞死の制御に関与していることを明らかにした。HOIL-1LのNZFドメインにはK63鎖ポリユビキチン鎖を認識する作用はないため、HOIL-1LとSHARPINとのプログラム細胞死抑制における機能的差異は、それぞれのNZFドメインを介したユビキチン認識能の違いによるものであることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度はこれまでの解析結果をまとめ、国内・国外の学会および国際的学術誌へ発表した。

今後の研究の推進方策

LUBACの調節サブユニットであるHOIL-1LおよびSHARPINにはいずれもそれぞれのUBLドメインを介してHOIPの安定性を制御する機能があることが明らかになっているが、今年度の解析結果から、HOIL-1LのUBLドメインの方がSHARPINのUBLドメインよりもHOIPの安定化により大きく寄与する可能性が示唆された。一方、HOIL-1L欠損マウスは顕著な表現型を示さないものの、HOIL-1Lを欠損したヒト家系では自己炎症性症候群や免疫不全、糖原病などを発症することが知られている。HOIL-1L欠損マウスではHOIL-1LのUBLドメインよりもC末端にあるRING1ドメインに変異が入っているのに対して、HOIL-1Lを欠損したヒト家系ではHOIL-1LのよりN末端側に変異が入っているために、HOIL-1Lを欠損したマウスとヒトとで異なる表現型を呈している可能性を考え、HOIL-1LがHOIPを安定化する上で重要だと考えられるUBLドメインに遺伝子改変を加えてHOIL-1Lを欠損させたマウスをCRISPR/Cas9システムによる遺伝子改変操作により作製している。これまでに引き続き、このマウスの表現型の解析をさらに進める予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 直鎖状ポリユビキチン鎖による炎症・免疫反応の制御2016

    • 著者名/発表者名
      清水覚司、岩井一宏
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 256 ページ: 855-860

  • [雑誌論文] Differential involvement of the NZF domains of SHARPIN and HOIL-1L in LUBAC-mediated cell death protection2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shimizu, Hiroaki Fujita, Yoshiteru Sasaki, Tatsuaki Tsuruyama, Kazuhiko Fukuda, and Kazuhiro Iwai
    • 雑誌名

      Molecular and Cellular Biology

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1128/MCB.01049-15

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Differential involvement of the NZF domains of SHARPIN and HOIL-1L in LUBAC-mediated cell death protection2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shimizu, Hiroaki Fujita, Kazuhiro Iwai
    • 学会等名
      2016 Keystone Symposia Conference X4: NF-kappaB and MAP Kinase Signaling in inflammation
    • 発表場所
      ウィスラー(カナダ)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel insights into linear ubiquitin chain assembly complex formation2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Fujita, Satoshi Shimizu, Kazuhiro Iwai
    • 学会等名
      2016 Keystone Symposia Conference X3:ubiquitin signaling
    • 発表場所
      ウィスラー(カナダ)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 国際学会
  • [学会発表] LUBACリガーゼ形成における相同性の高いHOIL-1L、SHARPINのUBLの機能的差異2015

    • 著者名/発表者名
      藤田宏明、清水覚司、岩井一宏
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学学会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-02
  • [学会発表] LUBACアクセサリー分子SHARPINとHOIL-1Lがプログラム細胞死抑制において果たす機能的差異の解析2015

    • 著者名/発表者名
      清水覚司、藤田宏明、岩井一宏
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学学会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 招待講演

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公開日: 2016-12-27  

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