真の脱パルミトイル化酵素の同定と生理機能の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26291045
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 深田 正紀 生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 教授 (00335027)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: パルミトイル化修飾 / 脱パルミトイル化 / 脂質 / 蛋白質 / シナプス / PSD-95 / ABHD17 / シナプス伝達

研究実績の概要

パルミトイル化修飾は多くのシグナル蛋白質や膜蛋白質にみられる代表的な脂質修飾であり、蛋白質を特定の膜ドメインに輸送し、その局在や機能を制御する。パルミトイル化は他の脂質修飾とは異なり可逆的であり、リン酸化修飾と同様に、外界刺激に反応して細胞機能をダイナミックに制御している。近年、私共は哺乳動物においてパルミトイル化酵素群を世界に先駆けて単離し、様々な基質蛋白質に対する責任酵素を同定し、それらの生理機能と制御機構を明らかにしてきた。一方、パルミトイル化脂質修飾が発見されて35年以上を経ても、“脱パルミトイル化反応”を担う“真の責任酵素”は未だ明らかになっていなかった。本研究では1)脱パルミトイル化酵素を探索、同定し、2) その生理機能を明らかにして、パルミトイル化修飾機構の全容解明を目指した。平成28年度は、平成27年度までに絞り込んでいたPSD-95脱パルミトイル化酵素候補の中からABHD17A、17B、17Cが生理的な脱パルミトイル化酵素であることを示し、論文として発表した（Yokoi, Fukata Y et al, J Neurosci 2016）。また、私共は独自に開発したAPEGS法（蛋白質のパルミトイル化のストイキオメトリーを評価できる手法）により、初めて内在性PSD-95の大部分が２カ所でパルミトイル化修飾を受けていることを見出した。さらに、ABHD17を過剰発現させることにより、PSD-95のパルミトイル化レベルが激減することを明らかにした。細胞生物学的手法でも同様に、ABHD17を過剰発現させると、PSD-95のシナプス局在が大幅に減少することを見出した。最後に、ABHD17A、17B、17Cのノックダウンにより、PSD-95の脱パルミトイル化の半減期が大きく遅延することを見出した。このように、私共はPSD-95脱パルミトイル化酵素の同定に成功し、新たなシナプス後膜ナノドメインの制御因子を見出した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, San Francisco(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of California, San Francisco
• [国際共同研究] University of Helsinki(Finland)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: University of Helsinki
• [国際共同研究] DZNE(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: DZNE
• [雑誌論文] Astrocyte-mediated infantile-onset leukoencephalopathy mouse model (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugio S, Tohyama K, Oku S, Fujiyoshi K, Yoshimura T, Hikishima K, Yano R, Fukuda T, Nakamura M, Okano H, Watanabe M1, Fukata M, Ikenaka K, F Tanaka K
  • 雑誌名: Glia 巻: 65 ページ: 150-168
  • DOI: 10.1002/glia.23084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupling of a voltage-gated Ca2+ channel homologue with a plasma membrane H+-ATPase in yeast (2017)
  • 著者名/発表者名: Cho T, Ishii-Kato A, Fukata Y, Nakayama Y, Iida K, Fukata M, Iida H
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 37 ページ: 94-104
  • DOI: 10.1111/gtc.12458
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secreted Metalloproteinase ADAMTS-3 Inactivates Reelin (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogino H, Hisanaga A, Kohno T, Kondo Y, Okumura K, Kamei T, Sato T, Asahara H, Tsuiji H, Fukata M, Hattori M
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 37 ページ: 3181-3191
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3632-16.2017
  • 査読あり
• [雑誌論文] The LGI1-ADAM22 protein complex in synaptic transmission and synaptic disorders (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukata Y, Yokoi N, Miyazaki Y, Fukata M
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 116 ページ: 39-45
  • DOI: 10.1016/j.neures.2016.09.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epilepsy and synaptic proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukata Y, Fukata M
  • 雑誌名: Curr Opin Neurobiol 巻: 45 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.conb.2017.02.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of PSD-95 depalmitoylating enzymes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokoi N, Fukata Y, Sekiya A, Murakami T, Kobayashi K, Fukata M
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 36 ページ: 6431-6444
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0419-16.2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Regulatory mechanisms for AMPA receptors through PSD-95 (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukata
  • 学会等名: The 47th NIPS International Symposium “Decoding Synapses”
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター、愛知県岡崎市
  • 年月日: 2016-10-26 – 2016-10-28
  • 国際学会
• [学会発表] Regulators of glutamate receptors and epilepsy (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukata
  • 学会等名: 第50回日本てんかん学会学術集会
  • 発表場所: グランシップ、静岡県静岡市
  • 年月日: 2016-10-07 – 2016-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] The LGI1-ADAM22 protein complex in synaptic transmission and disorders (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukata
  • 学会等名: Brain protein aging and dementia control: International workshop 2016
  • 発表場所: 名古屋大学医学部鶴友会館、愛知県名古屋市
  • 年月日: 2016-09-09 – 2016-09-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Postsynaptic nanodomains regulated by local palmitoylation machinery (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukata
  • 学会等名: Invited Lecture at Deutsches Zentrum fur Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
  • 発表場所: Magdeburg, Germany
  • 年月日: 2016-07-11 – 2016-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of PSD95 (de)palmitoylation (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukata
  • 学会等名: Invited Lecture at Medizinische Hochschule Hannover
  • 発表場所: Hannover, Germany
  • 年月日: 2016-07-08 – 2016-07-08
  • 招待講演
• [学会発表] Postsynaptic nanodomains regulated by local palmitoylation machinery (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukata, Norihiko Yokoi, Atsushi Sekiya, Tatsuro Murakami, Kenta Kobayashi, Yuko Fukata
  • 学会等名: 10th Forum of Neuroscience (FENS)
  • 発表場所: Bella Center, Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-07-02 – 2016-07-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] メンブレントラフィック (2016)
  • 著者名/発表者名: 深田優子、横井紀彦、宮崎裕理、深田正紀
  • 総ページ数: 19（157-175）
  • 出版者: 化学同人
• [備考] シナプス蛋白質PSD-95の局在を調節する酵素の同定
  • URL: http://www.nips.ac.jp/nips_research/2016/06/psd-95.html
• [備考] 生理学研究所 生体膜研究部門ホームページ
  • URL: http://www.nips.ac.jp/fukata/