新規LUBAC結合性ユビキチンリガーゼの機能解析

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: ユビキチンネオバイオロジー：拡大するタンパク質制御システム
• 研究課題/領域番号: 15H01172
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 徳永 文稔 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (00212069)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 酵素 / タンパク質 / 細胞・ 組織 / シグナル伝達

研究実績の概要

これまで我々は、HOIL-1L、HOIP、SHARPINのサブユニットからなるユビキチンリガーゼ複合体(LUBAC)がユビキチンのN末端を介する新規「直鎖状ユビキチン鎖」を生成することで、免疫や炎症応答に中枢的な役割を果たすシグナルNF-κB伝達経路を制御することを明らかにしており、現在その生理的・病理的役割の解明を進めている。
本新学術領域研究でまず我々は、IκBキナーゼの制御サブユニット(NEMO)で見出された直鎖状ユビキチン鎖結合性ドメイン（UBANドメイン）を含有するoptineurin(OPTN)に着目した。OPTNの遺伝子変異は緑内障や筋萎縮性側索硬化症(ALS)を引き起こすが、我々はOPTNの緑内障型変異ではなくALS型変異ではOPTNのNF-κB活性抑制能が喪失することを見いだした。このOPTNのNF-κB活性抑制にはUBANドメインを介して直鎖状ユビキチン鎖に結合することが重要であり、我々は共結晶構造解析によりOPTN-UBANと直鎖状ユビキチン結合の詳細な分子基盤を明らかにした(Nakazawa S. et al., Nat.Commun. 2016)。さらにLUBACは、炎症性サイトカイン(TNF-α)によって引き起こされるアポトーシスの過程で、HOIPがカスパーゼによって限定分解を受け、これに伴ってN末端部の脱ユビキチン化酵素結合部位を含む活性抑制的領域とC末端部ユビキチンリガーゼ領域に分割されること、NEMOに加えてFADDがLUBACの基質であり、アポトーシスの過程でこれら基質タンパク質の直鎖状ユビキチン化が減弱することを見出した(Goto E. & Tokunaga F., BBRC. 2017)。これらの解析からLUBACや直鎖状ユビキチン鎖生成の生理的重要性の一端が明らかになった。

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。

研究成果

• [雑誌論文] HTLV-1 Tax induces formation of the active macromolecular IKK complex by generating Lys63- and Met1-linked hybrid polyubiquitin chains. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibata Y, Tokunaga F, Goto E, Komatsu G, Gohda J, Saeki Y, Tanaka K, Takahashi H, Sawasaki T, Inoue S, Oshiumi H, Seya T, Nakano H, Tanaka Y, Iwai K, and Inoue J.
  • 雑誌名: PLoS Pathog. 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1006162.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reduced SHARPIN and LUBAC formation may contribute to CCl4- or acetaminophen-induced liver cirrhosis in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamotoya T, Nakatsu Y, Matsunaga Y, Fukushima T, Yamazaki H, Kaneko S, Fujishiro M, Kikuchi T, Kushiyama A, Tokunaga F, Asano T, and Sakoda H.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 18 ページ: -
  • DOI: 10.3390/ijms18020326.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ER stress in the pathogenesis of pretibial dystrophic epidermolysis bullosa. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori M, Shimuzu A, Oikawa D, Kamei K, Kaira K, Ishida-Yamamoto A, Nakano H, Sawamura D, Tokunaga F, and Ishikawa O.
  • 雑誌名: Br. J. Dermatol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/bjd.15342.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Decreased linear ubiquitination of NEMO and FADD on apoptosis with caspase-mediated cleavage of HOIP. (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto E and Tokunaga F.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 485 ページ: 152-159
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.02.040.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Linear ubiquitination is involved in the pathogenesis of optineurin-associated amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa S, Oikawa D, Ishii R, Ayaki T, Takahashi H, Takeda H, Ishitani R, Kamei K, Takeyoshi I, Kawakami H, Iwai K, Hatada I, Sawasaki T, Ito H, Nureki O, and Tokunaga F.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.1038/ncomms12547
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and functional analysis of DDX41: a bispecific immune receptor for DNA and cyclic dinucleotide. (2016)
  • 著者名/発表者名: Omura H, Oikawa D, Nakane T, Kato M, Ishii R, Ishitani R, Tokunaga F, and Nureki O.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.1038/srep34756.
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] コムギ無細胞タンパク質アレイ解析によって見出された、NEMO結合性新規DUBのNF-κB制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏隆, 桑田翔平, 後藤栄治, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシィフコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] コムギ無細胞ヒト20,000種プロテインアレイを基盤とした直鎖状ポリユビキチン鎖結合タンパク質の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島達朗, 高橋宏隆, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシィフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] コムギ無細胞系を基盤としたヒトの脱ユビキチン化酵素(DUB)プロテインアレイを用いたポリユビキチン基質特異性解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桑田翔平,岡田健吾, 高橋宏隆, 後藤栄治, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシィフコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] Optineurinの直鎖状ユビキチン鎖結合性と筋萎縮性側索硬化症 (2016)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシィフコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症(ALS)における直鎖状ユビキチン鎖の寄与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 直鎖状ユビキチン鎖による炎症・免疫シグナル制御とその破綻による疾患 (2016)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔
  • 学会等名: 第67回日本電気泳動学会総会
  • 発表場所: 釧路市観光国際交流センター（北海道釧路市）
  • 年月日: 2016-08-27
  • 招待講演
• [備考] 大阪市立大学大学院医学研究科分子病態学
  • URL: http://osaka-cu-1seika.umin.jp/
• [備考] 大阪市立大学大学院医学研究科
  • URL: http://www.med.osaka-cu.ac.jp/departments/bunshi-pathobiochemistry.shtml