細胞質から核への蛋白質輸送の分子機構:その多様性とエネルギー要求性

蛋白质从细胞质转运到细胞核的分子机制：多样性和能量需求

• 批准号: 11237202
• 负责人: 米田 悦啓
• 金额: $ 123.2万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11237202/
• 关键词: 核蛋白質輸送; importin β; p27; 14-3-3蛋白質; importin α; ストレス応答; 核局在化シグナル; 結晶構造; importin; exportin; Ran; 核膜孔複合体; セミインタクト細胞; transportin; 分子イメージング; CaM kinase IV; green fluorescent protein (GFP); β-catenin; 核膜孔; レプトマイシンB; 転写因子; Importin; CaMキ

核蛋白質輸送の多様性に着目した研究として、転写因子SREBP-2(sterol regulatory element binding protein-2)を指標として研究を進め、これまでに、ホモ二量体を形成したSREBP-2が、importin αを介することなくimportin βに直接結合することによって核へ輸送されることを明らかにしてきたが、importin βがimportin αとSREBP-2という2種類の機能も構造も全く異なる分子を別々に結合する様式に関する分子基盤は不明であった。本年度、importin βとSREBP-2二量体の複合体の結晶構造解析に成功し,importin βが持つ19個のHEATモチーフの中で、他よりも長いヘリックス構造を取る2つのHEATモチーフ部分がSREBP-2分子をつかむような形で両分子が結合していることを明らかにした。また、細胞周期と核蛋白質輸送の関連に着目した研究を進め、細胞周期の調節因子の1つであるp27に関して、その核局在化シグナルに含まれるスレオニン残基がリン酸化を受けると14-3-3蛋白質が結合して核局在化シグナルが輸送因子importin αによって認識されなくなることを発見した。このことから、p27の核局在化シグナルが機能しなくなることにより、正常な細胞周期進行が妨げられて細胞の癌化が誘導される可能性が示唆された。さらに、輸送因子の1つであるimportin αが、熱ショックなどの細胞ストレスに応じて核内に集積する現象を発見し、ストレス条件下では、通常の核蛋白質輸送経路が抑制され、その代わりに、ストレス応答性の輸送経路が活発に機能する状態になる可能性を示唆することができた。以上のように、研究計画に沿った、核蛋白質輸送の多様性やその制御機構に関する研究成果を挙げることができた。

作为关注核蛋白转运多样性的研究，我们以转录因子SREBP-2（甾醇调节元件结合蛋白-2）为指标进行了研究，结果表明，输入蛋白β通过直接结合而转运至细胞核。输入 β 而不经过 α。 α 和 SREBP-2 这两种功能和结构完全不同的分子单独结合的分子基础尚不清楚。今年，我们成功分析了importin β和SREBP-2二聚体复合物的晶体结构，发现importin β具有的19个HEAT基序中，有两个螺旋结构比其他基序更长的HEAT基序。 SREBP。-据透露，两个分子以一种抓住两个分子的方式结合在一起。此外，我们正在研究细胞周期与核蛋白转运之间的关系，对于细胞周期调节因子之一的p27，当核定位信号中包含的苏氨酸残基被磷酸化时，我们发现14-3。 -3 蛋白与不再被转运因子输入蛋白 α 识别的核定位信号结合。这表明 p27 核定位信号的失败可能会阻碍正常的细胞周期进程并诱导细胞癌变。此外，他们发现，转运因子之一的导入蛋白α会在细胞核中积聚，以响应热休克等细胞应激，在应激条件下，正常的核蛋白转运途径受到抑制，这表明应激反应。运输途径可能变得活跃。如上所述，我们能够根据我们的研究计划得出有关核蛋白转运多样性及其控制机制的研究成果。

项目成果

kondo, Y.: "Molecular cloning of one isotype of human lamina-associated polypeptide 1s and a topological analysis using its deletion mutants"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 294. 770-778 (2002)

kondo，Y.：“人层相关多肽 1s 的一种同种型的分子克隆以及使用其缺失突变体的拓扑分析”Biochem。

Lee, S.J.: "Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the importin-β-SREBP-2 complex."Acta Crystallogr.. D59. 1866-1868 (2003)

Lee, S.J.：“导入蛋白-β-SREBP-2 复合物的结晶和初步晶体学分析。”Acta Crystallogr.. D59 (2003)。

Tajima, Y.: "CRM1-depemdemt nuclear export of Smurf1 is essential for negative regulation of TGF-β signaling by Smad7."J.Biol.Chem.. 278. 10716-10721 (2003)

Tajima, Y.：“CRM1 依赖的 Smurf1 核输出对于 Smad7 的 TGF-β 信号传导的负调节至关重要。”J.Biol.Chem.. 278. 10716-10721 (2003)

Yoneda, Y.: "Nucleocytoplasmic protein transport and recycling of Ran"Cell Struct. Funct.. 24. 425-433 (1999)

Yoneda, Y.：“Ran 的核细胞质蛋白转运和回收”细胞结构。

Yoneda, Y.: "How many pathways are available for nuclear protein import in cells"Acta Histochem. Cytochem.. 35. 435-440 (2002)

Yoneda, Y.：“有多少种途径可用于细胞中的核蛋白输入”Acta Histochem。