小胞体ストレスにおける予防的品質管理の分子機構の解明

阐明内质网应激预防性质量控制的分子机制

基本信息

批准号：
21K06175
负责人：
門脇寿枝
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06175/
关键词：
小胞体ストレスプロテオスタシスタンパク質分解

项目摘要

小胞体ストレスに晒された細胞は、主に2つの戦略により小胞体ホメオスタシスを回復する。ひとつは、小胞体に挿入された不良タンパク質の軽減のため、小胞体シャペロンによるリフォールディングと小胞体関連分解（ERAD）が活性化される。他方は、小胞体が機能発揮できる許容範囲の維持のための、翻訳抑制とmRNA分解である。しかし、これらのシステムは完全でなく、逃れて合成されたタンパク質のうち、小胞体品質管理に関与しない分泌タンパク質などの小胞体への移行は、小胞体への過負荷となる。これを軽減するシステムとして、小胞体の予防的品質管理（ERpQC）が働く。現在までに、ERpQC分子機構として、小胞体膜上でSec61トランスロコンにリクルートされたDerlinを介し、小胞体内への輸送から細胞質での分解に運命変更された分泌タンパク質が、小胞体膜上で HRD1によりユビキチン化され、プロテアソームで分解されることを報告した。しかし、ERpQC基質特異性やDerlinの上流でのERpQC基質認識因子については不明である。さらに、ERADとの違いや、ERpQCの生理的意義、その機能破綻が関連する疾患など未解明な点が多い。本年度は、ERpQC基質の同定のため、小胞体ストレス条件下でDerlin近接リボソームプロファイリングにより同定されたERpQC基質候補について、クローニングを行い、培養細胞に発現させてERpQCの誘導を確認した。さらに、昨年度同定されたERpQC制御因子について、ERpQC複合体中での結合様式や制御機構を解析した結果、細胞質でERpQC基質が翻訳制御されることで、細胞質プロテオスタシスが維持されることが明らかとなった。本研究成果は、タンパク質合成の盛んな組織での小胞体への負荷軽減システムの分子機構の解明に繋がり、小胞体の恒常性破綻が原因である疾患への治療標的になることが期待される。

暴露于内质网应力的细胞通过两种主要策略恢复内质网稳态。首先，内质网状伴侣伴侣的重折叠和内质重折叠被激活以减轻插入内质网中的差蛋白质。另一个是转化抑制和mRNA降解，以维持内质网的可接受范围。但是，这些系统尚未完整，分泌的蛋白质（例如被逃脱和合成的蛋白）迁移到内质网（与内质网质量控制无关的内质网）将导致内质网超载。内质网（ERPQC）的预防质量控制用作减轻这种情况的系统。迄今为止，我们报告说，作为一种ERPQC分子机制，分泌的蛋白质注定是通过Derlin在细胞质中降解的分泌蛋白，在内质网上招募到sec61转运，是由Hrd1泛液化的，由hrd1泛滥，在副胞质ret骨上被脱脂。但是，ERPQC底物特异性和Derlin上游的ERPQC底物识别因子尚不清楚。此外，存在许多不清楚的点，例如与ERAD的差异，ERPQC的生理意义以及与其功能失效有关的疾病。在今年，为了鉴定ERPQC底物，将候选ERPQC底物克隆在内质网应激条件下通过Derlin接近性核糖体分析确定，并在培养细胞中克隆并表达以确认ERPQC的诱导。此外，对去年在ERPQC复合物中确定的ERPQC调节剂的结合模式和调节机制的分析表明，当ERPQC底物在细胞质中翻译并调节ERPQC底物时，保持细胞质蛋白质量。这项研究发现将有助于阐明系统的分子机制，以减少容易发生蛋白质合成的组织中内质网的负荷，并有望成为由内质网的稳态失效引起的疾病的治疗靶标。