ポリユビキチンとSUMOの提示する高次構造シグナルの立体構造と機能

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16370052
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 白川 昌宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00202119)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• キーワード: SUMO / DNA修復 / 立体構造解析 / 構造変化 / X線結晶法

研究概要

SUMO化の基質の一つであるDNA修飾酵素チミンDNAグリコリラーゼ(TDG)は、非SUMO化状態であると脱塩基部位(AP部位)を含むDNAに強く結合するが、SUMO化を受けるとそのDNAとの結合活性を失う。本研究期間内またはその後に、我々はSUMO-1修飾、及びSUMO-3修飾を受けたTDG中央領域(残基112-339)のX線結晶構造解析法により決定した立体構造を報告した。SUMO-1化を受けたTDG中央領域は、TDG触媒ドメインと、そのC末端側の領域がSUMO-1に巻きついたような形状を持つSUMO含有ドメインの、2つのサブドメインを持つ。TDGとSUMO-1の主たる相互作用は、TDGのLys330とSUMO-1のC末端Glyとの間のイソペプチド結合とTDGの残基307-314が形成するSUMO-1とのβシート形成であった。この2つの相互作用部位の間にある残基317-329はヘリックスを形成していた。他のグループから既に報告されていた大腸菌ミスマッチウラシルDNAグリコシラーゼ(MUG)とDNAの複合体の立体構造を基に、SUMO-1化TDG中央領域のAP部位を持つDNAとの複合体の構造モデルを作成した。モデルからTDGの残基317-329の作るヘリックスがDNAと立体衝突を起こしうる可能性が示唆された。これらから我々はTDGはSUMO-1化により構造変化を起こしDNAと立体障害を起こす事でTDGのDNA結合を阻害するというモデルを提唱した。

研究成果

• [雑誌論文] The structure of the third intracellular loop of the muscarinic acetylcholine receptor M2 subtype. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ichiyama S., Oka Y., Haga, K., Kojima, S., Tateishi, Y., Shirakawa, M., Haga, T.
  • 雑誌名: FEBS Letter 580 ページ: 23-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of thymine DNA glycosylase conjugated to SUMO-1. (2006)
  • 著者名/発表者名: Baba, D., Maita, N., Jee, J. -G., Uchimura, Y., Saitoh, H., Sugasawa, K., Hanaoka, F., Tochio, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Nature 435 ページ: 979-982
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] The structure of the third intracellular loop of the muscarinic acetylcholine receptor M2 subtype. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ichiyama, S., Oka, Y., Haga, K, Kojima, S., Tateishi, Y., Shirakawa. M., Haga, T.
  • 雑誌名: FEBSLetter 580 ページ: 23-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystal Structure of thymine DNA glycosylase conjugated to SUMO-1. (2006)
  • 著者名/発表者名: Baba, D., Maita, N., Jee, J.-G., Uchimura, Y., Saitoh, H., Sugasawa, K, Hanaoka, R, Tochio, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Nature 435 ページ: 979-982
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The UBL-UBA protein KPC2 is required for degradation of p27 at G1 phase. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hara, T., Kamura, T., Kotoshiba, S., Fujiwara, K., Onoyama, I., Shirakawa, M., Nakayama, K. -l.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 25 ページ: 9292-9303
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanism of a temperature-sensitive phenotype in peroxisomal biogenesis disorder. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, K., Kato, Z., Nagase, T., Shimozawa, N., Kuwata, K., Omoya, K., Li, A., Matsukuma, E., Yamamoto, Y., Ohnishi, H., Tochio, H., Shirakawa, M., Suzuki, Y., Wanders, R. J. A., Kondo, N.
  • 雑誌名: Pediatric Research 58 ページ: 263-9
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural characterization of the MIT domain from human Vps4b. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takasu, H., Jee, J. G., Ohno, A., Goda, N., Fujiwara, K., Tochio, H., Shirakawa, M., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 334 ページ: 460-465
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plc1p, Arg82p, and Kcs1p, enzymes involved in inositol pyrophosphate synthesis, are essential for phosphate regulation and polyphosphate accumulation in Saccharomyces cerevisiae. (2005)
  • 著者名/発表者名: Auesukaree, C., Tochio, H., Shirakawa. M., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 280 ページ: 25127-25133
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the UBA domain of Dsk2p in complex with Ubiquitin : Molecular Determinants for Ubiquitin Recognition (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohno, A., Jee, J-G, Fujiwara, K., Tenno, T., Goda, N., Tochio, H., Kobayashi, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Structure 13 ページ: 521-532
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Backbone (1)H, (13)C, and (15)E. coli nickel binding protein NikA. (2005)
  • 著者名/発表者名: Rajesh, S., Heddle, J. G., Kurashima-Ito, K., Nietlispach, D., Shirakawa. M., Tame, J. R., Ito, Y.
  • 雑誌名: J Biomolecular NMR 32 ページ: 177
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] K.-I. The UBL-UBA protein KPC2 is required for degradation of p27 at Gl phase. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hara, T., Kamura, T., Kotoshiba, S., Fujiwara, K., Onoyama, I., Shirakawa, M., Nakayama
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 25 ページ: 9292-9303
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular mechanism of a temperature-sensitive phenotype in peroxisomal biogenesis disorder. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, K., Kato, Z., Nagase, T., Shimozawa, N., Kuwata, K., Omoya, K.,Li, A., Matsukuma, B., Yamamoto, Y., Ohnishi, H., Tochio, H., Shirakawa. M..Suzuki. Y, Wanders, R. J. A., Kondo, N.
  • 雑誌名: Pediatric Research 58 ページ: 263-9
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural characterization of the MIT domain from human Vps4b. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takasu, H., Jee, J. G., Ohno, A., Goda, N., Fujiwara, K, Tochio, H., Shirakawa. M.., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 334 ページ: 460-465
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Plclp, Arg82p, and Kcslp, enzymes involved in inositol pyrophosphate synthesis, are essential for phosphate regulation and polyphosphate accumulation in Saccharomyces cerevisiae. (2005)
  • 著者名/発表者名: Auesukaree, C, Tochio, H., Shirakawa. M.. Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 280 ページ: 25127-25133
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure of the UBA domain of Dsk2p in complex with Ubiquitin: Molecular Determinants for Ubiquitin Recognition. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohno, A., Jee, J-G, Fujiwara, K, Tenno, T., Goda, N., Tochio, H., Kobayashi, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Structure 13 ページ: 521-532
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Backbone (l)H, (13)C, and (15) B, coli nickel binding protein NikA. (2005)
  • 著者名/発表者名: Rajesh, S., Heddle, J. G., Kurashima-Ito, K, Nietlispach, D., Shirakawa. M.. Tame, J. R., Ito, Y.
  • 雑誌名: J Biomolecular NMR 32 ページ: 177
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] p53 suppresses c-Myb-induced trans-activation and transformation by recruiting the corepressor mSin3A. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa, J., Nomura, T., Macmillan, E. M., Shinagawa, T. Jin, W., Kokura K., Baba, D., Shirakawa, M., Gonda, T. J., Ishii, S.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 55393-55400
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Metal Ion, Ni(II) and Cu(II), Binding a-Helical Coiled-coil Peptide. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Mizuno, T., Fukui, S., Hiroaki, H., Oku. J., Kanaori, K., Tajima, K., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Journal of American Chemical Society 126 ページ: 14023-14028
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the N-terminal domain of PEX1 AAA-ATPase : characterization of a putative adaptor-binding domain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiozawa, K., Maita, N., Tomii, K., Seto, A., Goda N., Akiyama, Y., Shimizu, T., Shirakawa, M., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 50060-50068
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic characterization of the N-terminal domain of PEX1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiozawa, K., Maita, N., Tomii, K., Seto, A., Goda, N., Akiyama, Y., Shimizu, T., Shirakawa, M., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Acta Crystallography D Biological Crystallography 60 ページ: 2098-2099
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for distinct roles of Lys63-and Lys48-linked polyubiquitin chains. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tenno, T., Fujiwara, K., Tochio, H., Iwai, K., Morita, E. H., Hayashi, H., Murata, S., Hiroaki, H., Sato, M., Tanaka, K., Shrakawa, M.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 865-875
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small ubiquitin-like modifier 1 (SUMO-1)modification of the synergy control motif of Ad4 binding protein/steroidogenic factor 1 (Ad4BP/SF-1)regulates synergistic transcription between Ad4BP/SF-1 and Sox9. (2004)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, T., Mizusaki, H., Mukai T., Ogawa, H., Baba, D., Shirakawa, M., Hatakeyama, S., Nakayama, K. I., Yamamoto, H., Kikuchi, A., Morohashi, K.
  • 雑誌名: Molecular Endocrinology 18 ページ: 2451-2462
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] MUTYH prevents OGG1 or APEX1 from inappropriately processing its substrate or reaction product with its C-terminal domain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tominaga, Y., Ushijima, Y., Tsuchimoto, D., Mishima, M., Shirakawa, M., Hirano, Sakumi, K., Nakabeppu, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acid Research 15 ページ: 3198-3211
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of human MTH1, a Nudix family hydrolase that selectively degrades oxidized purine nucleoside triphosphates. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mishima, M., Sakai, Y., Itoh, N., Kamiya, H., Furuichi, M., Takahashi, M., Yamagata, Y., Iwai, S., Nakabeppu, Y., Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 33806-33815
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-throughput expression vector of isotopically labeled peptides for use in NMR studies. (2004)
  • 著者名/発表者名: Teeno, T., Goda, N., Tateishi, Y., Tochio, H., Mishima, M., Shirakawa, M., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Protein Engineering, Design & Selection 17 ページ: 305-314
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paramagnetic NMR study of Cu^<2+> IDA complex locatization on a protein surface and its application to elucidate long distance information. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nomura, M., Kobayashi, T., Kohno, T., fujiwara, K., Tenno, T., Shirakawa, M., Ishizaki, I., Yamamoto, K., Matsuyama, T., Mishima, M., Kojima, C.
  • 雑誌名: FEBS Letters 566 ページ: 157-161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intracellular phosphate serves as a signal for the regulation of the PHO pathway in Saccaromyces cerevisiae. (2004)
  • 著者名/発表者名: Auesukaree, C., Homma, T., Tochio, H., Shirakawa, M., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 17289-17294
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] p53 suppresses c-Myb-induced trans-activation and transformation by recruiting the corepressor mSin3A. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa, J., Nomura, T., Macmillan, E. M., Shinagawa, T., Jin, W., Kokura, K, Baba, D., Shirakawa. M.. Gonda, T. J., Ishii, S.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 55393-55400
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Two-Metal Ion, Ni(II) and Cu(II), Binding a-Helical Coiled-coil Peptide. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Mizuno, T., Fukui, S., Hiroaki, H., Oku, J., Kanaori, K., Tajima, K. Shirakawa, M.
  • 雑誌名: Journal of American Chemical Society 126 ページ: 14023-14028
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure of the N-terminal domain of PEX1 AAA-ATPase : characterization of a putative adaptor-binding domain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiozawa, K. Maita, N., Tomii, K, Seto, A., Goda, N., Akiyama, Y., Shimizu, T., Shirakawa. M.. Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 50060-50068
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystallographic characterization of the N-terminal domain of PEX1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiozawa, K, Maita, N., Tomii, K., Seto, A., Goda, N., Akiyama, Y., Shimizu, T., Shirakawa. M., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Ada Crystallography D Biological Crystallography ページ: 2098-2099
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural basis for distinct roles of Lys63- and Lys48-linked polyubiquitin chains. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tenno, T., Fujiwara, K., Tochio, H., Iwai, K, Morita, E. H., Hayashi, H., Murata, S., Hiroaki, H., Sato, M., Tanaka, K, Shirakawa. M.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 865-875
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Small ubiquitiirlike modifier 1 (SUMO-1) modification of the synergy control motif of Ad4 binding protein/steroidogenic factor 1 (Ad4BP/SF-1) regulates synergistic transcription between Ad4BP/SF-1 and Sox9. (2004)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, T., Mizusaki, H., Mukai, T., Ogawa, H., Baba, D., Shirakawa. M.. Hatakeyama, S., Nakayama, K. I., Yamamoto, H., Kikuchi, A., Morohashi, K.
  • 雑誌名: Molecular Endocrinology 18 ページ: 2451-2462
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] MUTYH prevents OGG1 or APEX1 from inappropriately processing its substrate or reaction product with its Oterminal domain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tominaga, Y., Ushijima, Y., Tsuchimoto, D., Mishima, M., Shirakawa. M.. Hirano, Sakumi, K., Nakabeppu, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acid Research 15 ページ: 3198-3211
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure of human MTH1, a Nudix family hydrolase that selectively degrades oxidized purine nucleoside triphosphates. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mishima, M., Sakai, Y., Itoh, N., Kamiya, H., Furuichi, M., Takahashi, M., Yamagata, Y., Iwai, S., Nakabeppu, Y., Shirakawa. M.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 33806-33815
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] High-throughput expression vector of isotopically labeled peptides for use in NMR studies. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tenno, T., Goda, N., Tateishi, Y., Tochio, H., Mishima, M., Shirakawa, M, Hiroaki, H
  • 雑誌名: Protein Engineering, Design & Selection 17 ページ: 305-314
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Paramagnetic NMR study of Cu^<2+> ID A complex locatization on a protein surface and its application to elucidate long distance information. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nomura, M., Kobayashi, T., Kohno, T., fujiwara, K., Tenno, T., Shirakawa, M.. Ishizaki, I., Yamamoto, K, Matsuyama, T., Mishima, M., Kojima, C.
  • 雑誌名: FEBS Letters 566 ページ: 157-161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Intracellular phosphate serves as a signal for the regulation of the PHO pathway in Saccaromyces cerevisiae. (2004)
  • 著者名/発表者名: Auesukaree, G, Homma, T., Tochio, H., Shirakawa. M., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 17289-17294
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より