| 研究課題/領域番号 |
19K06595
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
伊野部 智由 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (50568855)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | プロテアソーム / 細胞内タンパク質分解 / Unstructured領域 / ユビキチン-プロテアソーム系 |
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| 研究実績の概要 |
ユビキチン-プロテアソーム系（UPS）は真核生物における最も重要なタンパク質分解システムである。UPSの標的タンパク質選択はこれまで、ユビキチン化システムだけにより行われ、ユビキチン化されたタンパク質がプロテアソームにより認識され分解されると信じられてきた。しかしながら基質タンパク質自体の性質も、プロテアソームの基質認識において重要であることを示唆する報告が相次いでいる。そこで我々は基質タンパク質自身の電荷とUnstructured領域のアミノ酸配列がプロテアソームによる分解に与える影響を調べた。
プロテアソームの基質認識における静電的な相互作用に着目し、プロテアソームが基質の選択に静電的な嗜好性を持つことを明らかにした。電荷変異タンパク質を基質とし、そのプロテアソームによる分解の受けやすさを調べたところ、電荷に強い偏りのあるタンパク質はプロテアソームに認識されず分解されないが、電荷分布のバランスがとれたタンパク質はプロテアソームによって効率的に分解されることがわかった。分解のための電荷バランスは、最適等電点（pI）によって定義することができ、その分解最適pIは基質の種類によって異なることがわかった。同様の電荷依存性が細胞内でのタンパク質の半減期においても観測された。これらの結果は、基質タンパク質の静電的特性が、プロテアソームによる分解に対する細胞内での感受性に影響を与えている可能性を示唆しているのかもしれない。
また分解を誘導するUnstructured領域のアミノ酸配列の性質を明らかにすることを目指して、酵母を用いた遺伝学的スクリーニング系を確立した。このスクリーニング系を用いて、分解を誘導することが既に分かっているODCのC末端Unstructured領域を元に、分解の誘導に必須なアミノ酸や配列の解析を試みている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
新型コロナウイルス感染拡大によるキャンパス入構禁止措置などにより、若干の遅れが見られる。特に本研究の目指す目標の1つ「ターゲット蛋白質のUnstructured領域アミノ酸配列特性とその認識機構の解明」においては、継続した酵母スクリーニングが必要になるため、実験が行えなかった期間の影響は大きい。
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| 今後の研究の推進方策 |
1.ターゲット蛋白質の電荷特性とその認識機構の解明
これまでの研究により、極端に偏った電荷を持つタンパク質はプロテアソームにより分解されにくいことが示唆された。さらに分解の電荷依存性の分子メカニズムのより詳細な解析を行う。具体的には、ミカエリス-メンテン解析による酵素学的分子メカニズムの解明や、光架橋法や相互作用解析などの物理化学的手法を用いた構造学的分子メカニズムの解明に挑む。
また分解の電荷依存性の生物学的意義についても研究を進める。細胞内では、リン酸化やアセチル化などの翻訳後修飾により、タンパク質の静電特性が変化する。被修飾タンパク質のプロテアソームによる分解がこのような電荷修飾によって制御されているのではないかと考えられる。この仮説をモデル基質タンパク質を用いて検証する。
2.ターゲット蛋白質のUnstructured領域アミノ酸配列特性とその認識機構の解明
これまでの研究で、プロテアソームによる分解を誘導・阻害するUnstructured領域のアミノ酸配列を検索するための遺伝学的スクリーニング系を確立し、ODCの分解誘導性Unstructured領域の配列解析を進めている。今後、大規模な配列スクリーニングを行い、分解を引き起こすアミノ酸配列と引き起こさない配列を明らかにする。さらにプロテアソームのUnstructured領域配列嗜好性の分子基盤を解き明かすために、Unstructured領域のプロテアソームへの結合の強さと分解のされやすさの関係や、プロテアソーム上のUnstructured領域の認識部位の検索を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
参加を予定していた学会が全てオンライン開催となり、学会参加旅費が生じなかったため。
大規模スクリーニングにおける消耗品購入費にあてる予定である。
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