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2013 年度 実績報告書

プロテアソーム顆粒の形成機構と生理的意義

研究課題

研究課題/領域番号 24657097
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

佐伯 泰  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, 副参事研究員 (80462779)

キーワードプロテアソーム / ユビキチン / 可逆性顆粒 / 蛍光相関分光法 / ミトコンドリア / ATP
研究概要

プロテアソームはATP依存性の巨大タンパク質分解酵素であり、ユビキチン化されたタンパク質を分解することで様々な生命現象を制御している。我々は、プロテアソームの細胞内局在に影響を与える因子を、出芽酵母非必須遺伝子ノックアウトライブラリーを用いて探索したところ、ミトコンドリア機能欠損株においてプロテアソームが細胞質に顆粒構造を形成することを見出した。平成24年度までに、ミトコンドリアの機能低下が細胞内ATPレベルの低下を引き起こし、その結果、プロテアソームの顆粒形成が誘導されることを明らかにしている。
平成25年度は、以下の解析を実施した
(1)プロテアソームサブユニットGFPノックインヒト培養細胞を用いた解析:TALEN法によるゲノム編集によりGFPタグをプロテアソームサブユニットにノックインした細胞を作製し、様々な薬剤刺激によりプロテアソーム顆粒が形成されるか否かを解析した。その結果、アザイドと2-デオキシグルコースによりATPレベルを低下させた時に、プロテアソームの顆粒状構造物が確認された。次に蛍光相関分光法によりよって、プロテアソーム動態を解析したところ、ATPレベルの低下直後よりプロテアソームの拡散が遅滞することが分かった。よって、プロテアソームの顆粒形成は進化的にも保存された現象であり、ATPレベルの低下が直接プロテアソーム動態を制御する可能性が示唆された。
(2)試験管内におけるプロテアソーム顆粒の再構築:GFP融合プロテアソームを精製し、ATP濃度などバッファーの組成を変化させることで顆粒形成が起こるか蛍光顕微鏡により観察したところ、透析により緩衝液中のATPを除くことで、プロテアソームがファイバー状に凝集することを見出した。今後、電子顕微鏡や高速AFMにより、凝集したプロテアソームがどのような構造をもつか解析する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Structural basis of proteasome formation controlled by an assembly chaperone Nas22014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, T., Saeki, Y., Hiromoto, T., Wang, Y., 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] Quantitative live-cell imaging reveals spatio-temporal dynamics and cytoplasmic assembly of the 26S proteasome2014

    • 著者名/発表者名
      Pack, CG., Yukii, H., Toh-e, A., Kudo, T., Tsuchiya, H., Kaiho, A., Sakata, E., Murata, S., Sako, Y., Baumeister, W., Tanaka, K., and Saeki, Y.
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 5 ページ: 3396

    • DOI

      10.1038/ncomms4396

    • 査読あり
  • [学会発表] Spatio-temporal dynamics and cytoplasmic assembly of the 26S proteasome2014

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Saeki
    • 学会等名
      231st IMEG seminars & Minisymposium “Recent advances and future directions in high-speed AFM imaging of ATP/GTP-driven molecular machinery”
    • 発表場所
      Kumamoto, Japan
    • 年月日
      20140221-20140221
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内タンパク質分解装置プロテアソーム研究の最前線2014

    • 著者名/発表者名
      佐伯泰
    • 学会等名
      金沢大学バイオAFM先端研究センターセミナー
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2014-01-08
  • [学会発表] Quantitative Live-Cell Imaging Reveals Spatio-Temporal Dynamics and Cytoplasmic Assembly of the 26S Proteasome2013

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Saeki, Chan-Gi Pack,1 Haruka Yukii, and Keiji Tanaka
    • 学会等名
      EMBO Conference on Ubiquitin and ubiquitin-like proteins “From structure to function”
    • 発表場所
      Riva der Garda, Italy
    • 年月日
      20131001-20131005
  • [学会発表] The formation mechanism of the proteasome granules2013

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Saeki, Haruka Yukii, Naoko Arai, Ai Kaiho, and Keiji Tanaka
    • 学会等名
      The 35th Natio Conference “The Ubiquitin-Proteasome System: From Basic Mechanisms to Pathophysiological Roles”
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      20130709-20130712
    • 招待講演
  • [学会発表] プロテアソームは細胞内ATPレベルの低下を感知して顆粒を形成する2013

    • 著者名/発表者名
      佐伯 泰、雪井 悠、田中啓二
    • 学会等名
      第65回 日本細胞生物学会大会シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20130619-20130621
    • 招待講演
  • [図書] 実験医学・増刊号「構造生命科学-構造を使う研究を目指す新しいライフサイエンス」2014

    • 著者名/発表者名
      佐伯 泰、水島恒裕
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      羊土社
  • [図書] 細胞工学「Hot Press」2014

    • 著者名/発表者名
      佐伯 泰、白 燦基
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      秀潤社
  • [備考] タンパク質分解酵素複合体「プロテアソーム」の動態を解明

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/research/topics/2014/0306.html

  • [備考] タンパク質分解酵素複合体「プロテアソーム」の動態を解明

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2014/20140306_3/

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公開日: 2015-05-28  

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