2012 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on novel NF-kB activation mechanism through linear ubiquitination and its related disorders
| Project Area | Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation |
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| Project/Area Number |
22117006
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
徳永 文稔 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (00212069)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / 細胞・組織 / 酵素 / タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質の翻訳後修飾は、時空間特異的な機能変換機構としてきわめて重要な役割を果たす。そのうちユビキチン修飾は、標的タンパク質に多様な様式で結合することでタンパク質分解、シグナル伝達、DNA修復、メンブレントラフィックなど多彩な細胞機能を発揮することができる。我々は、ユビキチンのC末端と別のユビキチンのN末端Metをペプチド結合で連結する新規「直鎖状ポリユビキチン鎖」を生成するユビキチンリガーゼ(LUBAC)を同定し、LUBACが炎症応答や免疫制御に重要なNF-κBシグナル経路を制御することを同定した。しかし、LUBAC経路を抑制する細胞機構は不明であった。そこで本研究で我々はLUBACによるNF-κB活性化を制御する脱ユビキチン化酵素の同定を試みた。
まず我々は、脱ユビキチン化酵素のうちCYLDとA20がLUBAC活性を抑制することを見いだした。CYLDは直鎖状ユビキチン鎖を分解することでNF-κB活性を抑制するが、A20は直鎖状ユビキチン鎖を分解せず、C末端7番目のジンクフィンガー(ZF)領域を介して直鎖状ユビキチンに特異的に結合することでNF-κB活性化を阻害することを同定した。さらに、石谷班と共同研究として、A20 ZF7と直鎖状ジユビキチンの共結晶構造解析を行い、ZF7は遠位ユビキチンのIle44疎水性パッチと近位ユビキチンのα-ヘリックス領域を同時に識別することを明らかにした。A20の遺伝子変異はB細胞リンパ腫を引き起こすことが知られる。我々はその分子機構として、A20 ZF7の欠損やアミノ酸変異によって直鎖状ユビキチン結合能が喪失し、刺激に応答した受容体への集積が不全になることを示した。これは直鎖状ユビキチン生成によるNF-κB活性制御が破綻すると発癌に至ることを示唆しており、直鎖状ユビキチン鎖は創薬標的として重要であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度我々は、構造生物学を担当する石谷班との共同研究としてA20 ZF7と直鎖状ジユビキチンとの共結晶構造解析を行い、我々の分子生物学的解析を併せてEMBO Jに発表した。さらにNEMOの直鎖状ユビキチンとK63ユビキチン結合選択によるNF-κB活性制御に関してJ. Biol. Chem.に発表するなど良好な研究発表を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞内に脱ユビキチン化酵素は約100種存在するので、LUBACや直鎖状ユビキチン制御に関わる新規脱ユビキチン化酵素が存在する可能性は高い。これをsiRNAライブラーを用いてスクリーニングして分子生物学的に解析する。また、LUBACによって直鎖状ユビキチン化を受ける新規基質の同定を試みる。さらに領域内異分野連携を推進するため、井上・尾山班とともに質量分析を行い、石谷班との分子メカニズム解析のため構造解析を行う。
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