概日リズムの多重リン酸化を校正する酵素機能解析

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15766
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 篠原 雄太 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 特任講師 (10755193)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 概日時計 / 多重リン酸化 / 脱リン酸化 / casein kinase 1 / クリプトクロム / 温度補償性 / タンパク質間相互作用 / 転写活性

研究実績の概要

本研究は概日時計の周期を決定しているCKIδの脱リン酸化活性に着目し、多段階なリン酸化が1日24時間の正確性を示す分子メカニズムの解明を目的としている。時計タンパク質由来のペプチドライブラリーからCKIδの脱リン酸化基質をセレクション可能な評価系を構築し、脱リン酸化活性を促進させるペプチドを発見した。さらにCKIδの脱リン酸化活性部位を結晶構造を基にリン酸化認識部位を推測して、点変異体を導入して、CKIδの脱リン酸化活性部位を同定している。さらに脱リン酸化機構の仕組みを明らかにするために、等温滴定型カロリメトリー(ITC)や表面プラズモン共鳴法(SPR)などを用いて脱リン酸化を促進させるペプチドとCKIδとの結合定数を評価した。また今後の展開としては、シロイヌナズナなどの個体で温度補償性の変化を観測しやすい生物種におけるリン酸化酵素に対しても、脱リン酸化の意義を検討していく。
またCKIδの脱リン酸化機構の解明をしていく過程で、CKIδと相互作用をする時計タンパク質CRYがPP2と強く結合して、PER2のリン酸化を脱リン酸化させることを見出している。
CRY-PP2複合体の転写活性は概日リズムの多段階なリン酸化に関与している可能性が示唆しているため、脱リン酸化を制御することで概日リズムの周期長を変化できることが示唆される。in vivoのマウス表現型に関してはアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いて、時計遺伝子ノックアウトマウスに遺伝子導入するレスキュー系を構築してきた。CRY1/2のダブルノックアウトマウスにAAVによる表現型のレスキュー系は構築済みである。

研究成果

• [雑誌論文] GM-CSF Promotes the Survival of Peripheral-Derived Myeloid Cells in the Central Nervous System for Pain-Induced Relapse of Neuroinflammation. (2023)
  • 著者名/発表者名: Shiina Matsuyama, et al.
  • 雑誌名: Journal of immunology 巻: 211 ページ: 34-42
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2200567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zoobiquity experiments show the importance of the local MMP9-plasminogen axis in inflammatory bowel diseases in both dogs and patients (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yamasaki, Noriyuki Nagata, Toru Atsumi, Rie Hasebe, Yuki Tanaka, Izuru Ohki, Shimpei Kubota, Yuta Shinohara, Yong Bin Teoh, Nozomu Yokoyama, Noboru Sasaki, Kensuke Nakamura, Hiroshi Ohta, Takehiko Katsurada, Yoshihiro Matsuno, Shintaro Hojyo, Shigeru Hashimoto, Mitsuyoshi Takiguchi, Masaaki Murakami
  • 雑誌名: International immunology 巻: 7 ページ: 313-326
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer model of IL-6-dependent rheumatoid arthritis in F759 mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Reiji Yamamoto, et al.
  • 雑誌名: International immunology 巻: 35 ページ: 403-421
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad016
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-precision rapid testing of omicron SARS-CoV-2 variants in clinical samples using AI-nanopore (2023)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Murakami, et al.
  • 雑誌名: Lab on a chip 巻: 23 ページ: 4909-4918
  • DOI: 10.1039/d3lc00572k
  • 査読あり
• [学会発表] Timekeepers of the mammalian circadian clock regulate post-translational modifications (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuta Shinohara
  • 学会等名: 第61回日本生物物理学会年会
  • 招待講演