Ribosomal degradation mechanism by nuclear proteasome

核蛋白酶体的核糖体降解机制

• 批准号: 18K19352
• 负责人: 安田 さや香
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-06-29 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K19352/
• 关键词: プロテアソーム; ユビキチン; タンパク質分解; リボソーム; 浸透圧ストレス; 相分離; 細胞内タンパク質分解; ストレス応答; ホメオスタシス

本研究では、核内リボソームの品質管理機構の解明を通し、核内のタンパク質分解経路の体系的理解を目的として以下の研究を実施した。複数のリボソームタンパク質について、EGFP融合安定発現細胞を用いて生細胞タイムラプスイメージングを行った結果、高浸透圧ストレスにより核質で凝集し、プロテアソームfociと共局在すると共にプロテアソームによって分解されることが確認された。またE1阻害剤存在下においてもリボソーム凝集は観察され、プロテアソーム及びp97阻害剤存在下では凝集が肥大化したことから、高浸透圧刺激は細胞容量減少をもたらし正常なリボソーム構築が阻害されることと、プロテアソームがp97およびRAD23Bと連携して、構築から漏れたリボソームを分解除去するという機構が示唆された。このプロテアソーム液滴の形成は、ポリユビキチン鎖とRAD23B に完全に依存しており、in vitroでの実験結果等から、4つ以上のユビキチンが連なったポリユビキチン鎖とRAD23Bの2つのUBAドメインによるマルチバレント相互作用によって誘導されることがわかった。さらに、UBLドメインを欠くRAD23Bはアモルファスタンパク質凝集体の形成をもたらしたが、UBAドメインを欠くRAD23Bは液滴の形成をもたらさず、2つのUBAドメインのユビキチン結合能力の調節におけるUBLドメインの役割が示唆された。このように、我々の発見したプロテアソームfociは、ユビキチン化タンパク質とRAD23Bの液-液相分離と、それに続くプロテアソームの補充から生じることがわかった。また個体レベルでの核内品質管理機構を実証すべくキメラマウスを樹立し、マウス尾初代培養において浸透圧刺激でプロテアソームが核内にfociを形成することを見出した。以上の研究により、核内のタンパク質分解経路の一端を明らかにすることができた。

在这项研究中，通过阐明核核糖体的质量控制机制，进行了以下研究，以系统地了解核核糖体内的蛋白水解途径。使用表达EGFP融合稳定的细胞进行多种核糖体蛋白的延时成像，并证实它们由于高渗透胁迫而在核质中聚集，与蛋白酶体灶共定位，并被蛋白酶体降解。在存在E1抑制剂的情况下，还观察到核糖体聚集，并且在存在蛋白酶体和p97抑制剂的情况下聚集变得肥大，这表明高渗透刺激会导致细胞体积减少，并抑制正常核糖体构建，并从p977和rad23中释放蛋白酶体的机制，并从p97和rad23中释放。该蛋白酶体液滴的形成完全取决于多偶联蛋白链和RAD23B，并且体外实验结果表明，通过多泛素链的两个UBA结构域与Rad23b之间的多价相互作用诱导了四种或更多的泛素，这些相互作用链接在一起。此外，缺乏UBL结构域的RAD23B导致了无定形蛋白聚集体的形成，而缺乏UBA结构域的RAD23B并未导致液滴的形成，这表明UBL结构域在调节两个UBA域的泛素结合能力中的作用。因此，我们发现蛋白酶体灶是由泛素化蛋白和rad23b的液 - 液相分离产生的，然后补充了蛋白酶体。此外，还建立了嵌合小鼠以证明单个水平的核质量控制机制，并发现蛋白酶体在原代小鼠尾部培养物中渗透刺激后核中形成焦点。上述研究揭示了核内蛋白水解途径的一部分。

项目成果

University Medical Center Gottingen/Max Planck Institute of Biochemistry(ドイツ)

哥廷根大学医学中心/马克斯普朗克生物化学研究所（德国）

ユビキチン鎖の液-液相分離

泛素链的液-液相分离

• 发表时间: 2019
• 作者: Clock gene expression in the eye exhibits circadian oscillation and light responsiveness but is not necessary for nocturnal locomotor activity of Japanese loach;Misgurnus anguillicaudatus;安田さや香
• 通讯作者: 安田さや香

シャトル分子とユビキチン鎖の液- 液相分離

穿梭分子和泛素链的液-液相分离

• 发表时间: 2019
• 作者: 安田 さや香;土屋 光;田中 啓二;佐伯 泰
• 通讯作者: 佐伯 泰

Stress- and ubiquitylation-dependent phase separation of the proteasome

• DOI: 10.1038/s41586-020-1982-9
• 发表时间: 2020-02-05
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Yasuda, Sayaka;Tsuchiya, Hikaru;Saeki, Yasushi
• 通讯作者: Saeki, Yasushi

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