三量体Ｇタンパク質αサブユニットのユビキチン依存的分解機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J04231
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 知識 嘉奈子 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Keywords: ユビキチン化 / 百日咳毒素

Outline of Annual Research Achievements

ヘテロ三量体Gタンパク質は、α、β、γの3つのサブユニットからなり、細胞膜のGタンパク質共役型受容体（GPCR）が受け取った細胞外のシグナルを、細胞内のエフェクタータンパク質に伝達する。近年、細胞質タンパク質 Ric-8A（Resistance to inhibitors of cholinesterase 8A）には三量体Gタンパク質Gαiのタンパク質量を増加させるシャペロンとしての機能があることが注目されている。我々は最近、Ric-8AがGαi2のC末端領域に結合することでGαi2のユビキチン化を抑制し、Gαi2タンパク質を安定化することを報告した。しかしながら、Gαiのユビキチン化についての報告自体がこれまでに殆どなく、Gαiのユビキチン依存的な分解の制御機構については不明な点が多い。本研究の目的はGαiタンパク質のユビキチン化の制御機構について明らかにすることである。
Gαi2のC末端領域（=Ric-8A結合領域）は百日咳毒素によりADPリボシル化されることがよく知られているが、百日咳毒素によるADPリボシル化がGαi2の安定性に与える影響については不明であった。そこで、今年度は百日咳毒素が触媒するGαi2のADPリボシル化が、Ric-8AによるGαi2の安定化に与える影響を検討した。これまでの解析により、百日咳毒素で処理した細胞において、ADPリボシル化されたGαi2のタンパク質量が減少することを明らかにした。また、ADPリボシル化されたGαi2はRic-8Aとの結合が阻害され、タンパク質が分解されやすいことも見出した。以上の結果から、Gαi2は百日咳毒素によりADPリボシル化されると、Ric-8Aとの結合が阻害され分解されやすくなることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度は、百日咳毒素がGαi2 をADPリボシル化すると安定化タンパク質であるRic-8AとGαi2の結合が阻害され、Gαi2のタンパク質量が減少することを見出すことができたことから、順調に研究が進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

これまでに我々は、Gαi2がユビキチン－プロテアソーム系により分解されることや、Ric-8AがGαi2のユビキチン化を抑制し安定化することを示したが、そのユビキチン依存的な分解の制御機構については依然として不明な点が多い。今後はGαi2のユビキチン化を触媒する酵素（E3）やGαi2のユビキチン化されるリジン残基の同定などを行なうことができれば、Gαi2のユビキチン依存的分解への理解が深まると考えられる。