細胞内分解システムの構造学的解析

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Proteolysis in the Regulation of Biological Processes
• Project/Area Number: 18076003
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 杤尾 豪人 Kyoto University, 工学研究科, 准教授 (70336593)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗本 英治 名古屋市立大学, 大学院・薬学研究科, 研究員 (90234575) ; 野田 展生 北海道大学, 大学院・薬学研究院, 講師 (40396297)
• Keywords: ユビキチン / オートファジー / 構造生物学 / NMR / X線結晶構造解析 / ユビキチン結合酵素 / 中性子小角散乱 / At16

Research Abstract

(京大グループ)昨年度までに、p62のUBAドメインが溶液中で二量体であること、また、ユビキチンと結合する際には解離し、単量体となることを明らかにしていた。本年度は、p62 UBAのユビキチンとの複合体中での構造決定を、溶液NMR法を用いて行なった。その結果、従来から知られていたUBAドメインのユビキチン結合様式とよく一致していた。また、各種鎖長や異なるリンク型のユビキチン鎖の構造をAFMにより観察し、動的な構造を解析した。
(名市大グループ)ユビキチン結合酵素E2であるUbcH5bにユビキチン(Ub)がエステル結合した複合体結晶構造を詳細に解析し、UbcH5bとUbの連結部が転移反応の遷移状態様の構造を形成していること、およびUbcH5bはその連結部位と反対側の分子表面で他のUbを結合することによりらせん状に伸展する複合体を形成することを明らかとした。これよりUbcH5b-Ub複合体は活性部位が連なったらせん状の構造形成により多彩なUb結合反応を触媒するというメカニズムが示唆された。この他、中性子小角散乱によるプロテアソーム構成因子のサブユニット配置解析およびHOIL-1L(Ub1)-HOIP(UBA)の複合体解析のための共結晶化条件の最適化を進めた。
(北大グループ)Atg16全長の構造をX線結晶構造解析法により決定した.Atg16は従来4量体を形成すると考えられてきたが,結晶中で平行のコイルドコイルダイマー構造を取っており,溶液中でもダイマーであることが分析超遠心法により明らかとなった.Atg6のC末端ドメインの結晶構造を決定し,これまで報告のない新規ホールドを取ることを明らかにした.

Research Products

• [Journal Article] Structural basis for regulation of poly-SUMO chain by a SUMO-like domain of Nip45. (2010)
  • Author(s): Sekiyama, N., Arita, R, Ikeda, Y., Hashiguchi, K., Ariyoshi, M., Tochio, H., Saitoh, H., Shirakawa. M.
  • Journal Title: Proteins : Structure, Function, and Bioinformatics 78 Pages: 1491-1502
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of UbcH5b ubiquitin intermediate : insight into the formation of the self-assembled E2 Ub conjugates. (2010)
  • Author(s): Sakata, E., Satoh, T., Yamamoto, S., Yamaguchi, Y., Yagi-Utsumi, M., Kurimoto, E., Tanaka, K., Wakatsuki, S., Kato, K
  • Journal Title: Structure 18 Pages: 138-147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for the multiple interactions of the MyD88 TIR domain in TLR4 signaling. (2009)
  • Author(s): Ohnishi, H., Tochio, H., Kato, Z., Ori i, K. , Li, A., Kimura, T.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Science 1260 Pages: 10260-10265
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assembly State of Proteasome Activator 28 in an Aqueous Solution as Studied by Small-Angle Neutron Scattering (2009)
  • Author(s): Sugiyama, M, Kurimoto, E., Morimoto, Y., Sahashi, H., Sakata, E., Hamada, K., Itoh, K., Mori, K., Fukunaga, T., Minami, Y., Kato, K.
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. 78(124802) Pages: 1-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATG systems from the protein structural point of view. (2009)
  • Author(s): Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F
  • Journal Title: Chem.Rev. 109 Pages: 1587-1598
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The structure of Atg4B-LC3 complex reveals the mechanism of LC3 processing and delipidation during autotihagy. (2009)
  • Author(s): Satoo K, Noda NN, Kumeta H, Fujioka Y, Mizushima N, Ohsumi Y, Inagaki F
  • Journal Title: EMBO J. 28 Pages: 1341-1350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization of Saccharomyces cerevisiae alpha-mannosidase, a cargo protein of the Cvt Dathway. (2009)
  • Author(s): Watanabe Y, Noda..NN, Honbou K, Suzuki K, Sakai Y, Ohsumi Y, Inagaki F
  • Journal Title: Acta Crystallogr.Sect. F Struct.Biol.Cryst.Commun. 65 Pages: 571-573
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the Atgl7-Atg29-Atg3l complex specifically required for starvation-induced autophagy in Saccharomyces cerevisiae. (2009)
  • Author(s): Kabeya Y, Noda NN, Fujioka Y, Suzuki K, Inagaki F, Ohsumi Y
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 389 Pages: 612-615
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dimeric coiled-coil structure of Saccharomyces cerevisiae Atg16 and its funcional significance in (2009)
  • Author(s): Fujioka Y, Noda NN, Nakatogawa H, Ohcumi Y, Inagaki F
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 285 Pages: 1508-1515
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 重水素標識を利用した中性子小角散乱法によるプロテアソーム構成タンパクPA28およびα7サブユニットの溶液構造解析 (2009)
  • Author(s): 栗本英治, 佐橋広紀, 坂田絵理, 岡本健太, 南康文, 杉山正明, 加藤晃一
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 徳島文理大学徳島キャンパス・アスティとくしま(徳島)
  • Year and Date: 2009-11-01
• [Presentation] Structural basis of cargo recognition during selective autoDhagy. (2009)
  • Author(s): Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F
  • Organizer: International symposium on autophagy
  • Place of Presentation: Otsu, Japan
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] 中性子小角散乱を用いたプロテアソーム構成タンパク質の動的高次構浩解析 (2009)
  • Author(s): 栗本英治, 佐橋広紀, 坂田絵理, 岡本健太, 南康文, 杉山正明, 加藤晃一
  • Organizer: 第55回 日本薬学会東海支部総会・大会
  • Place of Presentation: 愛知学院大学(名古屋)
  • Year and Date: 2009-07-11