プロテアソームを基軸としたタンパク質分解系の包括的研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21000012
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 田中 啓二 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, 所長 (10108871)
• 研究分担者: 村田 茂穂 東京大学, 大学院薬学系研究科, 教授 (20344070)
• 研究期間 (年度): 2009-05-08 – 2014-03-31
• キーワード: 蛋白質 / バイオテクノロジー / 酵素 / 脳神経疾患 / 免疫学

研究概要

プロテアソームを基軸としたタンパク質分解系の包括的研究
1, プロテアソームの動態研究
我々は26Sプロテアソームを構成するCP(触媒粒子)とRP(調節粒子)の形成に必須の特異的な分子集合シャペロンを8種発見、それら殆ど全ての立体構造解明に成功し、プロテアソームの形成機構を分子レベルで解明した。蛍光相関分光法(FCS/FCCS : 蛍光のゆらぎを高感度に測定し、溶液中や細胞内の絶対濃度や大きさ、形状などを決定する方法)により、細胞質と核のプロテアソームの濃度が各々200nM、1mMであることを測定することに成功した。またプロテアソームが細胞質で形成された後、核に輸送されることを見出した。
2, ユビキチンの研究
我々は膜電位の低下した不良ミトコンドリアが常染色体劣性若年性パーキンソン病原因遺伝子PINK1(タンパク質リン酸化酵素)とParkin(ユビキチン連結酵素)によって識別された後、プロテアソームやオートファジーによって浄化されることを見出した。このとき、PINK1が自己リン酸化によって活性型に転換されること、そしてParkinがPINK1依存性のParkinとユビキチンのリン酸化とによって活性化される新機構を発見した。また、TR-TUBEを考案して細胞内に存在するポリユビキチン鎖の長さを決定する方法、さらにUb-catcherを作製して細胞内に存在するポリユビキチン鎖化基質を同定する方法を開発した。
3, オートファジーの研究
我々はすでに肝臓特異的オートファジー欠損マウスを長期間飼育すると肝炎・肝硬変を経て、最終的に100%の確率で肝細胞ガンが発生することを報告したが、このときオートファジー選択的基質p62がと蓄積し、p62が直接に酸化ストレスマスター転写因子Nrf2を活性化すること、そしてp62がmTORCによってリン酸化されることによってNrf2に親和性を著しく増強させることを発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural basis for proteasome formation controlled by an assembly chaperone Nas2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoh, T., Saeki, Y., Hiromoto, T., Wang, Y-H., Uekusa, Y., Yagi, H., Yoshihara, H., Yagi-Utsumi, M., Mizushima, T., Tanaka, K., and Kato, K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 22 ページ: 731-743
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ubiquitin is phosphorylated by PINK1 to activate parkin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Koyano, F., Okatsu, K., Kosako, H., Tamura, Y., Go, E., Kimura, M., Kimura, Y., Tsuchiya, H., Yoshihara, H., Hirokawa, T., Endo, T., Fon. E. A., Trempe, J. F., Saeki, Y., Tanaka, K., and Matsuda, N.
  • 雑誌名: Nature 巻: 510(in press) ページ: 162-166
  • DOI: 10.1038/nature13392
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative live-cell imaging reveals spatiotemporal dynamics and cytoplasmic assembly of the 26S proteasome (2014)
  • 著者名/発表者名: Pack, Chan-Gi., Yukii, H., Toh-e, A., Kudo, T., Tsuchiya, H., Kaiho, A., Sakata, E., Murata, S., Yokosawa, H., Sako, Y., Baumeister, W., Tanaka, K., and Saeki, Y
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 5
  • DOI: 10.1038/ncornms4996
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissection of the role of p62/Sqstml in activation of Nrf2 during xenophagy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishimura, R., Tanaka, K., and Komatsu, M.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 588 ページ: 822-828
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.01.045.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of Bag6 and the TRC pathway in proteasome assembly. (2013)
  • 著者名/発表者名: Akcahane, T., Sahara, K., Yashiroda, H., Tanaka, K., and Murata, S
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 4 ページ: 2234
  • DOI: 10.1038/ncomms3234.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parkin catalyzed ubiquitin-ester transfer is triggered by PINK1-dependent phosphorylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iguchi, M., Kujuro, Y., Okatsu, K., Koyano, F., Kosako, H., Kimura, M., Suzuki, N., Uchiyama, S., Tanaka, K., and Matsuda, N.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 288 ページ: 22019-22032
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.467530.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The parallel reaction monitoring method contributes to highly sensitive polyubiquitin chain quantification. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, H., Tanaka, K., and Saeki, Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 436 ページ: 223-229
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.05.080.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoplasmic proteasomes are not indispensable for cell growth in Saccharomyces cerevisiae. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, H., Arai, N., Tanaka, K., and Saeki, Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 436 ページ: 372-376
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.05.105.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The principal PINK1 and Parkin cellular events triggered in response to dissipation of mitochondrial membrane potential occur in primary neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koyano, F., Okatsu, K., Ishigaki, S., Fujioka, Y., Kimura, M., Sobue, G., Tanaka, K. and Matsuda, N
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 18 ページ: 672-681
  • DOI: 10.1111/gtc.12066.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A multi-purpose fusion tag derived from an unstructured and hyper-acidic region of the amyloid precursor protein. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sangawa, T., Tabata, S., Suzuki, K., Saeki, Y., Tanaka, K., and Takagi, J.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 22 ページ: 840-850
  • DOI: 10.1002/pro.2254.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aire-expressing thymic medullary epithelial cells originate from β5t-expressing progenitor cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohigashi, I., Zuklys, S., Sakata, M., Mayer, GE., Zhanybekova. S., Murata, S., Tanaka, K., Hollander, G., and Takahama, Y.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 110 ページ: 9885-9890
  • DOI: 10.1073/pnas.1301799110.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial arrangement and functional role of α subunits of proteasome activator PA28 in hetero-oligomeric form. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, M., Sahashi, H., Kurimoto, E., Takata, S., Yagi, H., Kanai, K., Sakata, E., Minami, Y., Tanaka, K., and Kato K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 432 ページ: 141-145
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.01.071.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A dimeric PINK1-containing complex on depolarized mitochondria stimulates Parkin recruitment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okatsu, K., Uno, M., Koyano, F., Go, E., Kimura, M., Oka, T., Tanaka, K., and Matsuda, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 36372-36384
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.509653.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endogenous nitrated nucleotide is a key mediator of autophagy and innate defense against bacteria. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito, C., Saito, Y., Nozawa, T., Fujii, S., Inoue, H., Matsunaga, T., Khan, S., Aikawa, C., Takahashi, E., Sawa, T., Komatsu, M., Tanaka, K., Akaike, T., Nakagawa, I., and Arimoto, H
  • 雑誌名: Mol Cell 巻: 52 ページ: 794-804
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.10.024.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different dynamic movements of wild-type and pathogenic VCPs and their cofactors to damaged mitochondria in a Parkin-mediated mitochondrial quality control system. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimura, Y., Fukushi, J., Hori, S., Matsuda, N., Okatsu, K., Kakiyama, Y., Kawawaki, J., Kakizuka, A., and Tanaka, K.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 18 ページ: 1131-1143
  • DOI: 10.1111/gtc.12103.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defective immune responses in mice lacking LUBAC-mediated linear ubiquitination in B cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, Y., Sano, S., Nakahara, M., Murata, S., Kometani, K., Aiba, Y., Sakamoto, S., Watanabe, Y., Tanaka, K., Kurosaki, T., and lwai, K.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 32 ページ: 2463-2476
  • DOI: 10.1038/emboj.2013.184.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorylation of p62 activates the Keap1-Nrf2 pathway during selective autophagy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichimura, Y., Waguri, S., Sou, Y., Kageyama, S., Hasegawa, J., Ishimura, R., Saito, T., Yang, Y., Kouno, T., Fukutomi, T., Hoshii, T., Atsushi, H., Takagi, K., Mizushima, T., Motohashi, H., Lee, M-S., Yoshimori, T., Tanaka, K., Yamamoto, M., and Komatsu, K.
  • 雑誌名: Mol Cell 巻: 51 ページ: 618-631
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.08.003.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The proteasome : from basic mechanisms to emerging roles. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K.
  • 雑誌名: Keio J Med. 巻: 62 ページ: 1-12
  • DOI: 10.2302/kjm.2012-0006.RE
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteostasis and neurodegeneration : the roles of proteasomal degradation and autophagy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K. and Matsuda, N.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta (Molecular Cell Research) 巻: 1843 ページ: 197-204
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2013.03.012.
  • 査読あり
• [学会発表] The vertebrate-specific thymoproteasome governs positive selection in the development of CD8 T lymphocytes (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: The Zomes VIII Conference, Biology of the Zomes-Proteasome, COP9 Signalosome and associated processes.
  • 発表場所: Xiamen, China(発表確定)
  • 年月日: 20141118-21
  • 招待講演
• [学会発表] Thymoproteasomes play an essential role for the formation of immunocompetent repertoire of CD8 T cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: EMBO Conference on Ubiquitin & ubiquitin-like proteins : At the crossroads from chromatin to protein.
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina(発表確定)
  • 年月日: 20141019-24
  • 招待講演
• [学会発表] 神経変性疾患の謎を解く―タンパク分解系からのアプローチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 第37回日本神経科学会Neuroscience2014, 教育講演
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜(発表確定)
  • 年月日: 20140911-13
  • 招待講演
• [学会発表] 生化学の立場から (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 第61回日本栄養改善学会学術集会8/21メインシンポジウムI「栄養学―新たな挑戦 日本栄養改善学会60周年シンポジウム」
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜(発表確定)
  • 年月日: 20140820-22
  • 招待講演
• [学会発表] プロテアソーム : 動作原理から炎症免疫疾患制御への展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 第35回日本炎症・再生医学会 : 教育講演
  • 発表場所: 万国津梁館、沖縄(発表確定)
  • 年月日: 20140701-04
  • 招待講演
• [学会発表] 私のプロテアソーム研究を回想して… (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 第66回細胞生物学会大会 S11 七人の侍からのメッセージ～私の仕事を通じて若者達に伝えたきこと～
  • 発表場所: 奈良県新公会堂・東大寺総合文化センター、奈良(発表確定)
  • 年月日: 20140611-13
  • 招待講演
• [学会発表] The PINK1-Parkin system controls mitochondrial homeostasis to suppress the cause of 'Parkinson's disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: "KSU International Symposium : Cutting-edge of Life Sciences".
  • 発表場所: Kyoto, Japan(発表確定)
  • 年月日: 20140530-31
  • 招待講演
• [学会発表] Basic mechanisms and physiopathological roles of eukaryotic proteasomes (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: A lecture in "Karolinska Research Lectures" series at Nobel Forum
  • 発表場所: Stockholm, Sweden(発表確定)
  • 年月日: 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] タンパク質の新陳代謝～健康と病気のみなもと～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: サイエンステクノフロンティアフォーラムサイテックサロン
  • 発表場所: 駒場ファカルティハウス(東京大学駒場キャンパス内、)東京(発表確定)
  • 年月日: 2014-06-28
  • 招待講演
• [学会発表] Oxidative Stress, Mitophagy, and the PINK1-Parkin System (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: Symposium 17 on Oxidative Stress and Autophagy. 17th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research International (SFRRI 2014)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Selective Autophagy, Mitochondria, and Tumor Development (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Dynamics of Mitochondria (DynaMito 2013)
  • 発表場所: Okinawa Zanpamisaki Royal Hotel, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20131012-1101
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo interplay between the proteasome and autophagy in the mouse liver. (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: The 35th Naito Conference entitled The Ubiquitin-Proteasome. System : From Basic Mechanisms to Pathophysiological Roles.
  • 発表場所: Chateraise Gateaux Kingdom, Sapporo, Japan.
  • 年月日: 20130709-12
  • 招待講演
• [学会発表] プロテアソームの発見から現在に至る研究の軌跡. (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 第29回 前立腺シンポジウム : 教育セミナー1
  • 発表場所: 東京コンファレンスセンター・品川、東京
  • 年月日: 2013-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリアストレスとユビキチン・プロテアソームシステム (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 第8回臨床ストレス応答学会
  • 発表場所: 信州大学医学部、松本
  • 年月日: 2013-11-16
  • 招待講演
• [学会発表] 私のプロテアソーム研究～成功と失敗の狭間で… (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 新学術研究「修飾シグナル病」第2回 若手ワークショップ 別講演
  • 発表場所: 伊香保温泉:雨情の湯 森秋旅館、群馬
  • 年月日: 2013-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] オートファジーKOマウスとその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二, 小松雅明
  • 学会等名: BioJapan 2013 World Business Forum
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2013-10-11
  • 招待講演
• [学会発表] The Keap1-Nrf2 activation during selective autophagy : its implication in tumor development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka and Masaaki Komatsu
  • 学会等名: The 72nd Annual Meeting of Japanese Cancer Association Cancer research providing hope to fight against cancer Pacifico Yokohama Symposium 10 on Autophagy in Cancer.
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2013-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] The Ubiquitin-Proteasome System. (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: HUPO 2013 Congress in Yokohama Proteomics of Protein Degradation : Session 11. Keynote Lecture
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2013-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Proteasome-over a quarter of a century from its discoveryプロテアソーム-その発見から四半世紀の軌跡 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: The 86th Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society Globalizing Biochemistry's Future. Plenary Lecture
  • 発表場所: Yokohama (Japan)
  • 年月日: 2013-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 二つの免疫型プロテアソームの発見-偶然から免疫学の檜舞台へ- (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中啓二
  • 学会等名: 15th免疫サマースクール2013 in Hakata
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] プロテアソーム―発見から四半世紀の軌跡― (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: 大阪大学生命機能研究科研究交流会Frontier Bioscience Colloquium特別講演
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-05-29
  • 招待講演
• [学会発表] Pathophysiological Roles of the Proteasome in Vertebrate. (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiji Tanaka
  • 学会等名: The EUROMEDLAB Milano 2013 Congress. [OPENING LECTURE]
  • 発表場所: Milano Convention Center, Milano, Italy.
  • 年月日: 2013-05-19
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/pro-meta/
• [産業財産権] ポリユビキチン化基質の同定方法 (2013)
  • 発明者名: 吉田雪子, 佐伯 泰, 土屋 光, 村上有沙, 田中啓二
  • 権利者名: (公財)東京都医学総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許, 特願
  • 産業財産権番号: 2013-237362
  • 出願年月日: 2013-11-15
• [産業財産権] A novel versatile method for determining ubiuuitin chain length reveals functional units of polyyubiguitin chains in cells (2013)
  • 発明者名: 佐伯 泰, 土屋 光, 海保 愛, 田中啓二
  • 権利者名: (公財)東京都医学総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 61/901452
  • 出願年月日: 2013-11-08
  • 外国