生化学的解析と高速原子間力顕微鏡観察によるＡＡＡタンパク質の分子機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24370056
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 小椋 光 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00158825)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 高速原子間力顕微鏡 / AAAタンパク質 / katanin / 微小管 / p97/CDC-48/Cdc48 / ミトコンドリア / ポリグルタミン凝集体 / 26Sプロテアソーム

研究実績の概要

微小管を切断する活性のあるAAAタンパク質kataninについて、ポア領域にある塩基性残基の機能的重要性を明らかにした。また、kataninの認識に必要な微小管構成サブユニットα-およびβ-チューブリンの酸性残基に富むC末端領域の重要性について、酵母組換え体を利用して、それぞれのC末端領域を欠失した微小管を調製して検討した結果、α/β-チューブリン両方のC末端領域が切断活性に必要であることを明らかにし、6量体リング構造のkatanin 1分子がα/β-チューブリン両方のC末端領域を同時に引っ張ることでチューブリンα/βヘテロ2量体を微小管から引き抜くというモデルを提唱した。線虫のAAAタンパク質p97/CDC-48のC末端アダプターUFD-2, UFD-3の機能を解析するため、それぞれの欠失変異線虫を用いて解析した結果、生体内ではCDC-48にUFD-3が優先的に結合し、UFD-2はほとんど結合していないことを明らかにした。ufd-3欠失変異体においては、精子数の減少、減数分裂異常、オートファジー阻害剤に対する感受性などの表現型を認めた。さらに、伸長ポリグルタミン鎖発現株において、ufd-3欠失はポリグルタミン凝集体形成能、運動能が低下し、寿命も短縮した。UFD-3は凝集体形成を促進し、中間体オリゴマーの細胞毒性を軽減する因子と考えられる。酵母のcdc48変異体において観察されるミトコンドリアの形態異常について、SEM断面連続観察による詳細な解析を行った。また、走査透過型超高圧電子顕微鏡による細胞構造解析を行った。さらに、26Sプロテアソームおよびその基質複合体の高速原子間力顕微鏡観察を行い、ポリユビキチン鎖が26Sプロテアソームの制御ユニット上でフラフラと動く様子の観察に成功した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Microtubule severing by katanin p60 AAA+ ATPase requires the C-terminal acidic tails of both α- and β-tubulins and basic amino acid residues in the AAA+ ring pore. (2015)
  • 著者名/発表者名: Johjima, A., Noi, K., Nishikori, S., Ogi, H., Esaki, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.614768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of C-terminal adaptors, UFD-2 and UFD-3, of CDC-48 on the polyglutamine aggregation in C. elegans. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murayama, Y., Ogura, T., and Yamanaka, K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 459 ページ: 154-160
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.088. Epub 2015 Feb 24.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serial block-face scanning electron microscopy for three-dimensional analysis of morphological changes in mitochondria regulated by Cdc48p/p97 ATPase. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, N., Esaki, M., Ogura, T., and Murata, K.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 187 ページ: 187-193
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2014.05.010. Epub 2014 Jun 2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole-cell imaging of the budding yeast Saccharomyces cerevisiae by high-voltage scanning transmission electron tomography. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murata, K., Esaki, M., Ogura, T., Arai, S., Yamamoto, Y., and Tanaka, N.
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 146 ページ: 39-45
  • DOI: 10.1016/j.ultramic.2014.05.008. Epub 2014 Jun 2.
  • 査読あり
• [学会発表] ホウレンソウ由来天然FtsHの精製と解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 香於里、大枝 弘明、加藤 裕介、有田 (森岡）健一、野井 健太郎、原 怜、山本 亘、小椋 光、久堀 徹、天野 豊己
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第40回討論会
  • 発表場所: 松山市 愛媛大学 南加記念ホール
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [学会発表] ヒト疾患関連AAAタンパク質BCS1Lの酵母ホモログBcs1pの機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤村 理英、江崎 雅俊、山中 邦俊、小椋 光
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] ポリグルタミン凝集体形成における線虫CDC-48 C末端アダプターの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山 佑樹、小椋 光、山中 邦俊
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] AAAタンパク質kataninによる微小管切断におけるAAAドメインのpore領域の残基とtubulin C末端配列の重要性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 城島 愛、野井 健太郎、錦織 伸吾、荻 博次、江崎 雅俊、小椋 光
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Cdc48/p97はFzo1の分解促進によってミトコンドリア融合反応を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 江崎 雅俊、宮崎 直幸、村田 和義、小椋 光
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるAAAシャペロンp97の主要ATPase(D2)リングの構造変化の直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 大輔、野井 健太郎、有田 (森岡) 健一、小椋 光
  • 学会等名: 第52回 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌市 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Visualization of dynamics of the 26S proteasome and proteasome-substrate complexes by high-speed AFM (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., Noi, K., Okawa, A., Tsuchiya, H., Saeki, Y., Takahashi, K., Inobe, T., Yamanaka, K., and Ogura, T.
  • 学会等名: Key Forum: From Stem Cells to Organs
  • 発表場所: 熊本市 熊本市医師会館
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるAAAシャペロンp97の主要ATPase(D2)リングの直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 大輔、野井 健太郎、有田 (森岡) 健一、小椋 光
  • 学会等名: 第14回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜市 ワークピア横浜/横浜産貿ホールマリネリア
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [備考] 発生医学研究所分子細胞制御分野のホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/fukusei/index.html
• [備考] 発生医学研究所分子細胞制御分野AAAのホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/AAA/aaainfo.html
• [備考] 発生医学研究所のホームページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/index.html