直鎖状ポリユビキチン鎖生成リガーゼの機能とその異常による疾患発症機構

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25253019
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岩井 一宏 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60252459)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 生体分子医学 / 慢性炎症 / NF-kappaB

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者らが発見した直鎖状ポリユビキチン鎖を選択的に生成するLUBACユビキチンリガーゼは、活性中心であるHOIPと補助サブユニットであるHOIL-1L、SHARPINの3サブユニットから構成され、NF-κBの活性化に関与する。補助サブユニットであるHOIL-1L、SHARPINのいずれかの欠損によりLUBACの他の2サブユニットが不安定化することでNF-κBの活性化が減弱するが、SHARPINが欠損した場合のみ多彩な症状を呈する。本研究ではLUBACの補助サブユニットの生理的・病理的役割を明確にするとともに、LUBAC複合体が安定化する機構を解析する。
１．HOIL-1L KOマウスは無症状であるが、SHARPINを欠損したcpdmマウスは慢性皮膚炎等を発症する。その分子メカニズムを詳細に検討した。HOIL-1LとSHARPINいずれもユビキチン結合ドメインであるNZFドメインを持つが、SHARPIのNZFドメインのみ刺激依存的な細胞死の抑制に関与するので、SHARPNの欠損により細胞死が亢進するためにcpdmマウスでのみ症状を呈することを明らかにした。現在、SHARPINのNZFドメインが細胞死を抑制するメカニズムの解析を進めている。
２．LUBACユビキチンリガーゼ複合体の安定化に関しては、これまでHOIPのUBA領域とHOIL-1L、SHARPINのUBLドメインが結合することでLUBACが安定化すると考えられてきたが、HOIL-1L、SHARPIN同志の結合も安定化に関与することを同定した。それぞれのUBLドメイン同士で相互作用すると想定していたが、UBL以外の領域が相互作用に関与することが明確となったので、相互作用に関与するドメインの同定を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究の目標である１．LUBACの補助サブユニットの生理的・病理的役割、２．LUBAC複合体が安定化する機構に関する解析はほぼ順調に推移している。1．に関してはSHARPINが細胞死に関与する分子メカニズムに関しても関与するドメインを同定しており、間もなく解明できると考える。２．に関しても安定化に寄与するドメインの絞り込みがほぼ完了している。

Strategy for Future Research Activity

1に関してはSHARPINのNZFドメインが細胞死を抑制する分子メカニズムの解明、2に関してはHOIL-1LとSHARPINの相互作用様式の構造生物学的な解明を進める。

Research Products

• [Journal Article] Gliotoxin suppresses NF-κB activation by selectively inhibiting linear ubiquitin chain assembly complex (LUBAC). (2015)
  • Author(s): Sakamoto, H., Egashira, S., Saito, N., Kirisako, T., Miller, S., Sasaki, Y., Matsumoto, T., Shimonishi, M., Komatsu, T., Terai, T., Ueno, T., Hanaoka, K., Kojima, H., Okabe, T., Wakatsuki, S., Iwai, K., (corresponding author) and Nagano, T.
  • Journal Title: ACS Chem. Biol. Volume: 10 Pages: 675-681
  • DOI: doi: 10.1021/cb500653y.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The unexpected role of polyubiquitin chains in the formation of fibrillar aggregates. (2015)
  • Author(s): Morimoto, D., Walinda, E., Fukada, H., Sou, Y. S., Kageyama, S., Hoshino, M., Fujii, T., Tsuchiya, H., Saeki, Y., Arita, K., Ariyoshi, M., Tochio, H., Iwai, K., Namba, K., Komatsu, M., Tanaka, K., Shirakawa, M.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 6 Pages: 6116
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms7116
• [Journal Article] Phenotypic complementation of genetic immunodeficiency by chronic herpesvirus infection. (2015)
  • Author(s): MacDuff, D. A., Reese, T. A,, Kimmey, J. M., Weiss, L. A., Song, C., Zhang, X., Kambal, A., Duan, E., Carrero, J. A., Boisson, B., Laplantine, E., Israel, A., Picard, C., Colonna, M., Edelson, B. T., Sibley, L. D., Stallings, C. L., Casanova, J. L., Iwai, K., and Virgin, H. W.
  • Journal Title: eLife Volume: 4 Pages: e04494
  • DOI: doi: 10.7554/eLife.04494
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] IFN-γ or IFN-α ameliorates chronic proliferative dermatitis by inducing expression of linear ubiquitin chain assembly complex. (2014)
  • Author(s): Tamiya H, Terao M, Takiuchi T, Nakahara M, Sasaki Y, Katayama I, Yoshikawa H, and Iwai K.
  • Journal Title: J. Immunol. Volume: 192 Pages: 3793-3804
  • DOI: doi: 10.4049/jimmunol.1302308.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The linear ubiquitin assembly complex (LUBAC) is essential for NLRP3 inflammasome activation. (2014)
  • Author(s): Rodgers, M. A., Bowman, J., Fujita, H., Orazio, N., Shi, M., Liang, Q., Amatya, R., Kelly, T. J., Iwai, K., Ting, J., and Jung, J. U.
  • Journal Title: J. Exp. Med. Volume: 211 Pages: 1333-1347
  • DOI: doi:.10.1084/jem.20132486.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] HOIL-1L Functions as the PKCζ Ubiquitin Ligase to Promote Lung Tumor Growth. (2014)
  • Author(s): Queisser, M. A., Dada, L. A., Deiss-Yehiely, N., Angulo, M., Zhou, G., Kouri, F. M., Knab, L. M., Liu, J., Stegh, A. H., DeCamp, M. M., Budinger, G. R., Chandel, N. S., Ciechanover, A., Iwai, K., and Sznajder, J. I.
  • Journal Title: Am. J. Respir. Crit. Care Med. Volume: 190 Pages: 688-698
  • DOI: doi: 10.1164/rccm.201403-0463OC
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Phenotypical difference between mice lacking subunits of LUBAC ubiquitin ligase. (2014)
  • Author(s): Iwai, K.
  • Organizer: 1st International Symposium for New Aspects of the Ubiquitin Research
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-11-10
  • Invited
• [Presentation] Induction of expression of linear ubiquitin chain generating LUBAC ligase and amelioration of dermatitis in cpdm mice by interferons. (2014)
  • Author(s): Tamiya, H. and Iwai, K.
  • Organizer: he EMBO conference “Ubiquitin & ubiquitin-like proteins: At the crossroads from chromatin to protein”
  • Place of Presentation: Buenos Aires, Argentina
  • Year and Date: 2014-10-19 – 2014-10-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanism underlying linear ubiquitin-mediated NF-κB activation. (2014)
  • Author(s): Iwai, K.
  • Organizer: Benzon Symposium Nuclear regulation by ubiquitin
  • Place of Presentation: Copenhagen, Denmark
  • Year and Date: 2014-08-18 – 2014-08-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Linear ubiquitination : a new regulator of NF-κB and cell death signaling. (2014)
  • Author(s): Iwai, K.
  • Organizer: 2014 International Conference on Protein Metabolism & Diseases
  • Place of Presentation: Yangyang, Korea
  • Year and Date: 2014-07-09 – 2014-07-11
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular mechanism and regulation of linear chain-mediated NF-κB activation. (2014)
  • Author(s): Fujita, H., Takiuchi, T., and Iwai, K.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia Conference “ Protein Modifications & Homeostasis”
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2014-06-16 – 2014-06-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Linear Polyubiquitination: a Crucial Regulator of NF-κB Activation. (2014)
  • Author(s): Iwai, K.
  • Organizer: THE UEHARA MEMORIAL FOUNDATION SYMPOSIUM 2014, Innovative Medicine : Basic Research and Development.
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2014-06-14 – 2014-06-17
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 京都大学・大学院医学研究科・細胞機能制御学
  • URL: http://mcp.med.kyoto-u.ac.jp/