蛋白質の翻訳後修飾と細胞内シグナル伝達に関連した因子の構造基盤

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
• Project/Area Number: 22117007
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石谷 隆一郎 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90361568)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 濡木 理 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10272460)
• Project Period (FY): 2010-06-23 – 2015-03-31
• Keywords: X線結晶構造解析 / タンパク質翻訳後修飾 / 細胞内シグナル伝達 / NF-κBシグナル伝達経路

Research Abstract

脱ユビキチン化酵素A20 がC 末端のzincfinger 7（ZF7）を介して直鎖状ポリユビキチンに結合することでNF-κB 活性化を抑制することを，生化学的な解析，および，細胞生物学的な解析により明らかにした．A20 ZF7-直鎖状ユビキチン複合体のX 線結晶構造を決定し，その直鎖状ジユビキチン認識機構を明らかにした．構造情報に基づいて機能解析を行い，A20 がZF7 を介して直鎖状ポリユビキチンと結合しTNF 受容体へと集積することでNF-κB 経路を制御するという新たな分子機構を明らかにした．さらに，本研究の結果から，A20 ZF7と直鎖状ポリユビキチンとのあいだの結合の不全はB 細胞リンパ腫惹起と関連することが示された．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

A20に関しては，結晶構造解析だけではなく，領域内の異分野連携により細胞生物学的解析，分子生物学的解析を行い，NF-κB 経路を制御するという新たな分子機構を明らかにできた点では，順調に当初の目的が達成できていると言える．

Strategy for Future Research Activity

HTLV-Tax蛋白質，A20などのNF-kB経路，MAPK経路等に関わる因子の構造解析を，計画班間との共同研究により遂行する．HTLV-Tax蛋白質に関しては， NF-kB経路の因子であるNEMOとの複合体含め，複合体の構造解析をすすめている．その他，現在進行中の領域内の計画班・公募班との共同研究を進めるだけでなく，新たな共同研究も展開する．

Research Products

• [Journal Article] Expression, purification, crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of Zucchini from Drosophila melanogaster (2012)
  • Author(s): Fukuhara S, Nishimasu H, Bonnefond L, Matsumoto N, Ishitani R, Nureki O
  • Journal Title: Acta Crystallogr Volume: F68 Pages: 1346-1350
  • DOI: 10.1107/S1744309112038936
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure and function of Zucchini endoribonuclease in piRNA biogenesis (2012)
  • Author(s): Nishimasu H, Ishizu H, Saito K, Fukuhara S, Kamatani MK, Bonnefond L, Matsumoto N, Nishizawa T, Nakanaga K, Aoki J, Ishitani R, Siomi H, Siomi MC, Nureki O
  • Journal Title: Nature Volume: 491 Pages: 284-287
  • DOI: 10.1038/nature11509
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of Enpp1, an extracellular glycoprotein involved in bone mineralization and insulin signaling (2012)
  • Author(s): Kato K, Nishimasu H, Okudaira S, Mihara E, Ishitani R, Takagi J, Aoki J, Nureki O
  • Journal Title: Proc. Natl Acad. Sci. U. S. A. Volume: 109 Pages: 16876-16881
  • DOI: 10.1073/pnas.1208017109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular Dynamics Simulation of Autotaxin: Roles of the Nuclease-like Domain and the Glycan Modification (2012)
  • Author(s): Koyama M, Nishimasu H, Ishitani R, Nureki O
  • Journal Title: J. Phys. Chem. B Volume: 116 Pages: 11798-11808
  • DOI: 10.1021/jp303198u
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific recognition of linear polyubiquitin by A20 zinc finger 7 is involved in NF-κB regulation (2012)
  • Author(s): Tokunaga F, Nishimasu H, Ishitani R, Goto E, Noguchi T, Mio K, Kamei K, Ma A, Iwai K, Nureki O
  • Journal Title: EMBO J. Volume: 31 Pages: 3856-3870
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.241
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for translation termination by archaeal RF1 and GTP-bound EF1α complex (2012)
  • Author(s): Kobayashi K, Saito K, Ishitani R, Ito K, Nureki O
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 40 Pages: 9319-9328
  • DOI: 10.1093/nar/gks660
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression, purification, crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of Enpp1 (2012)
  • Author(s): Kato K, Nishimasu H, Mihara E, Ishitani R, Takagi J, Aoki J, Nureki O
  • Journal Title: Acta Crystallogr Volume: F68 Pages: 778-782
  • DOI: 10.1107/S1744309112019306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of a dominant-negative helix-loop-helix transcriptional regulator suggests mechanisms of autoinhibition (2012)
  • Author(s): Ishii R, Isogaya K, Seto A, Koinuma D, Watanabe Y, Arisaka F, Yaguchi SI, Ikushima H, Dohmae N, Miyazono K, Miyazawa K, Ishitani R, Nureki O
  • Journal Title: EMBO J Volume: 31 Pages: 2541-2552
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of the channelrhodopsin light-gated cation channel (2012)
  • Author(s): Kato HE, Zhang F, Yizhar O, Ramakrishnan C, Nishizawa T, Hirata K, Ito J, Aita Y, Tsukazaki T, Hayashi S, Hegemann P, Maturana AD, Ishitani R, Deisseroth K, Nureki O
  • Journal Title: Nature Volume: 482 Pages: 369-374
  • DOI: 10.1038/nature10870
  • Peer Reviewed