ユビキチン-プロテアソーム経路における基質認識の多様性と細胞機能制御

泛素-蛋白酶体途径中底物识别和细胞功能调节的多样性

基本信息

批准号：
14704064
负责人：
川原裕之
金额：
$ 13.81万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに多くの細胞内蛋白質がユビキチン-プロテアソーム経路で代謝調節されることが明らかにされてきた。プロテアソームは総数50種以上のサブユニット群から構成された巨大な多成分複合体であり、主としてユビキチン化された標的蛋白質を選択的に分解するATP依存性プロテアーゼであるが、ポリユビキチン化された蛋白質が26Sプロテアソームにより認識される過程にどのような機構が存在しているかは現在まで明らかではない。本研究で我々はプロテアソームの基質識別サブユニットのひとつが、2型ユビキチン様蛋白質Scytheを介してプロテアソーム本体とシャペロン依存性ユビキチンリガーゼXchipとを結びつけるアダプター的役割を果たしていることを突き止めた。Scytheは種々のシャペロンと相互作用することが知られている抗アポトーシス蛋白質であるが、ユビキチン-プロテアソーム系との相互作用を不能にしたScythe蛋白質の発現は、細胞死の調節経路に重大な影響を与えることを我々は見出しつつある。すなわち我々は、Rpn10cとの結合に関与するScytheのN末端領域を解析し、それがタンデムに並ぶ連結した4つのユビキチン様ドメインからなり、少なくとも2つのドメインの存在がRpn10cとの結合に必要であることを明らかにした。現在、アポトーシス・発生など高等多細胞生物における高次機能に、シャペロン-プロテアソームシステムがどのように関与しているかについて研究を進めている。さらに本研究で我々は、線虫C.elegansを用いた解析から、ユビキチンレセプターサブユニットの一つがC.elegansの生殖系列の形成に必須であることを見い出した。例えば、我々はC.elegansのユビキチンレセプターサブユニットRpn10変異と合成効果を示す遺伝子としてユビキチン鎖伸長因子E4(UFD2)を見い出し、このRpn10-UFD2二重変異の親株は正常に生存できるが、生殖系列の減数分裂過程に異常を生じ不稔の表現型を示す。これらの研究を通して、ユビキチン経路の基質認識を基礎にした代謝的安定性の新しい制御機構を明らかにして細胞周期研究に新しい領域を開拓することを最終目標に研究を進めている。

研究表明，许多细胞内蛋白质的代谢受到泛素-蛋白酶体途径的调节。蛋白酶体是由50多个亚基组成的巨大多组分复合物，是一种ATP依赖性蛋白酶，主要选择性降解泛素化靶蛋白，目前尚不清楚26S蛋白酶体识别过程中存在什么样的机制。 26S蛋白酶体。在这项研究中，我们发现蛋白酶体的底物识别亚基之一起着适配器的作用，通过2型泛素样蛋白Scythe连接蛋白酶体本身和伴侣依赖性泛素连接酶Xchip。 Scythe 是一种已知与多种伴侣相互作用的抗凋亡蛋白，但无法与泛素蛋白酶体系统相互作用的 Scythe 蛋白的表达对细胞死亡调节途径具有深远的影响。具体来说，我们分析了与 Rpn10c 结合有关的 Scythe N 端区域，发现它由四个串联连接的泛素样结构域组成，并且揭示了与 Rpn10c 结合需要至少两个结构域的存在。那。目前，我们正在研究分子伴侣-蛋白酶体系统如何参与高等多细胞生物的高阶功能，例如细胞凋亡和发育。此外，在这项研究中，我们通过使用线虫秀丽隐杆线虫的分析发现，泛素受体亚基之一对于秀丽隐杆线虫种系的形成至关重要。例如，我们在秀丽隐杆线虫中发现了泛素链延伸因子E4（UFD2）作为与泛素受体亚基Rpn10突变结合表现出合成效应的基因。这种Rpn10-UFD2双突变体的亲本菌株可以正常存活，但种系会导致减数分裂过程异常，表现出不育表型。通过这些研究，我们的最终目标是揭示一种基于泛素途径底物识别的新的代谢稳定性调节机制，开辟细胞周期研究的新领域。