FAAP20によるK63結合型ポリユビキチン鎖特異的認識の構造的基盤

2014 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: 25112505
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐藤 裕介 東京大学, 放射光連携研究機構, 助教 (50568061)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: X線結晶構造解析 / ユビキチン

研究実績の概要

ファンコニ貧血の原因遺伝子として見つかったFanconi anemia (FA)タンパク質群は、DNA損傷の一つであるDNA鎖間架橋を修復する。DNA損傷が生じると、その近傍にはK63結合型Ub鎖が付加される。FAAP20のubiquitin-binding zinc finger (UBZ)ドメインはK63結合型Ub鎖と特異的に相互作用することでFAタンパク質群をDNA損傷箇所へと集積させ、これによりFAタンパク質群がDNA損傷を修復する事が、近年いくつかのグループから報告された。一方、FAAP20はUb化されたDNAポリメラーゼRev1をDNA鎖間架橋箇所へと集積させるために必要という報告もある。いずれにせよ、DNA鎖間架橋修復メカニズムの解明にはFAAP20によるUb結合メカニズムを明らかにする必要があった。本研究ではFAAP20のUBZドメインとK63結合型Ub２量体の複合体の結晶構造解析、さらに変異体を用いた解離定数の測定を行った。
研究成果として、FAAP20とK63結合型Ub２量体の複合体の結晶構造を決定し、FAAP20によるUbの認識機構を明らかとした。さらに、得られた結晶構造を元にした点変異体を用いて、FAAP20とUbおよびM1-、K48-、K63-結合型Ub２量体との解離速度定数の解析を行った。その結果、FAAP20のUBZドメインにはUb鎖特異性は存在しないことが明らかとなった。また、Ubとの結合能を失ったFAAP20は、DNA損傷箇所へと集積出来ない事が細胞内での局在実験で明らかとなった。この成果は「Structural Basis for Ubiquitin Recognition by Ubiquitin-Binding Zinc Finger of FAAP20」というタイトルで、「PLOS ONE」に掲載された。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Basis for Ubiquitin Recognition by Ubiquitin-Binding Zinc Finger of FAAP20. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toma A, Takahashi TS, Sato Y, Yamagata A, Goto-Ito S, Nakada S, Fukuto A, Horikoshi Y, Tashiro S, Fukai S.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 10(3) ページ: 1-15
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120887
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structures of CYLD USP with Met1- or Lys63-linked diubiquitin reveal mechanisms for dual specificity (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Goto E, Shibata Y, Kubota Y, Yamagata A, Goto-Ito S, Kubota K, Inoue J, Takekawa M, Tokunaga F, Fukai S.
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 巻: 22(3) ページ: 222-229
  • DOI: 10.1038/nsmb.2970.
  • 査読あり / 謝辞記載あり