多機能アダプター蛋白質GGAの細胞内小胞輸送における役割

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15209002
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中山 和久 京都大学, 薬学研究科, 教授 (40192679)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 申 惠媛 京都大学, 薬学研究科, 研究員(科学研究) (10345598)
• Keywords: 細胞・組織 / 生体分子 / 蛋白質 / 薬学

Research Abstract

ユビキチン(Ub)は,プロテアソームでのタンパク質分解だけでなく,タンパク質の細胞内輸送やリソソームでの分解の過程においても重要なシグナルとして機能する.細胞膜に存在する受容体がUb化されるかどうかによって,エンドサイトーシスされた後に細胞膜へとリサイクルされるのか、それともリソソームへ輸送されて分解されるのかが決まる.これらの過程は,Ub結合モジュールを有する様々なアダプタータンパク質による調節を受ける.本研究では、最近発見した新規のUb結合モジュール(GATドメイン)を有するGGAおよびTom1ファミリーのタンパク質に焦点をあて,その構造と機能の相関を中心にして研究を行なった.
1.GATドメインとUbとの複合体のX線結晶構造解析
GGA3-GATドメイン,およびTom1--GATドメインとUbの複合体のX線結晶構造解析を行なった.生化学的データおよびNMRによる構造データと比較することにより,GATドメインには2ケ所のUb結合部位が存在することが明らかになった.この結合様式から,GATドメインによるUb化タンパク質の細胞内輸送やリソソームでの分解の調節に関するモデルを提唱した.
2.Tom1ファミリータンパク質と,Tollip,クラスリンおよびUb化タンパク質との相互作用の解析
Tom1ファミリータンパク質は,GATドメインを介してUbと結合するだけでなく,Tollipとも相互作用することを明らかにした.TollipはC2ドメインを介してエンドソーム膜と結合し,Tom1ファミリータンパク質はTollipを介してエンドソーム膜に結合することを明らかにした.さらに,Tom1ファミリータンパク質はC末端領域を介してクラスリンと結合することを示した.
Tollip自体もUbと結合できることから,これらの相互作用によりUb化タンパク質の細胞内輸送やリソソームでの分解は複雑な調節を受ける可能性を示した.

Research Products

• [Journal Article] Recruitment of clathrin onto endosomes by the Tom1-Tollip complex. (2006)
  • Author(s): Katoh, Y., Imakagura, H., Futatsumori, M., Nakayama, K.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 341 Pages: 143-149
• [Journal Article] Structural basis for recognition of ubiquitinated cargo by Tom1-GAT domain. (2005)
  • Author(s): Akutsu, M., Kawasaki, M., Katoh, Y., Shiba, T., Yamaguchi, Y., Kato, R., Kato, K., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • Journal Title: FEBS Lett. 579 Pages: 5385-5391
• [Journal Article] Roles of ARFRP1(ADP-ribosylation factor-related protein 1) in post-Golgi membrane trafficking. (2005)
  • Author(s): Shin, H.-W., Kobayashi, H., Kitamura, M., Waguri, S., Suganuma, T., Uchiyama, Y., Nakayama, K.
  • Journal Title: J.Cell Sci. 118 Pages: 4039-4048
• [Journal Article] Molecular mechanism of ubiquitin recognition by GGA3 GAT domain. (2005)
  • Author(s): Kawasaki, M., Shiba, T., Shiba, Y., Yamaguchi, Y., Matsugaki, N., Igarashi, N., Suzuki, M., Kato, R., Kato, K., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • Journal Title: Genes Cells 10 Pages: 639-654
• [Journal Article] Structure determination of GGA-GAE and gl-ear in complex with peptides : crystallization of low-affinity complexes in membrane traffic. (2005)
  • Author(s): Yamada, Y., Inoue, M., Shiba, T., Kawasaki, M., Kato, R., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • Journal Title: Acta.Cryst.D. 61 Pages: 731-736
• [Journal Article] Cellular and subcellular localization of EFA6C, a third member of the EFA6 family, in adult mouse Purkinje cells. (2005)
  • Author(s): Matsuya, S., Sakagami, H., Tohgo, A., Owada, Y., Shin, H.-W., Takeshima, H., Nakayama, K., Kokubun, S., Kondo, H.
  • Journal Title: J.Neurochem. 93 Pages: 674-685
• [Journal Article] Convergence of cell cycle regulation and growth factor signals on GRASP65. (2005)
  • Author(s): Yoshimura, S., Yoshioka, K., Barr, F.A., Lowe, M., Nakayama, K., Ohkuma, S., Nakamura, N.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280 Pages: 23048-23056
• [Journal Article] メンブレントラフィックを調節する新規のクラスリンアダプターの構造と機能 (2005)
  • Author(s): 中山和久, 若槻壮市
  • Journal Title: 生化学 78 Pages: 1367-1381
• [Journal Article] Membrane recruitment of effector proteins by Arf and Rab GTPases. (2005)
  • Author(s): Kawasaki, M., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • Journal Title: Curr.Opin.Struct.Biol. 15 Pages: 681-689