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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14704064/
• 关键词: ユビキチン; プロテアソーム; アポトーシス; 生殖系列; 細胞増殖; Rpn10; ユビキチンレセプター; 基質識別; 蛋白質分解; ユビキチン; プロテアソーム; アポトーシス; 生殖系列; 細胞増殖; Rpn10; ユビキチンレセプター; 基質識別; 蛋白質分解

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。

迄今为止，已经表明，许多细胞内蛋白都由泛素 - 蛋白酶体途径代谢调节。蛋白酶体是由总共50多个亚基组组成的巨大多组分复合物，主要是ATP依赖性蛋白酶，选择性降解泛素化的靶蛋白，但尚不清楚在此过程中，通过该过程中存在哪些机制，由26S蛋白酶体识别多泛素化的蛋白质。在这项研究中，我们发现，蛋白酶体的底物呈呈区分的亚基在将蛋白酶体体与伴侣蛋白依赖性的泛素连接酶XCHIP连接起来，通过2型泛素类蛋白样蛋白Scythe起着适配器的作用。尽管Scythe是一种已知与多种伴侣相互作用的抗凋亡蛋白，但我们发现Scythe蛋白的表达使其无法与泛素 - 蛋白酶体系统相互作用，对细胞死亡的调节途径具有重大影响。因此，我们分析了与RPN10C结合的Scythe的N末端区域，并透露它由沿串联的四个连接的泛素样域组成，并且与RPN10C结合需要至少两个域的存在。目前，我们正在研究伴侣蛋白蛋白酶体系统如何参与高级多细胞生物（例如凋亡和发育）中的高阶功能。此外，在这项研究中，我们发现使用线虫秀丽隐杆线虫从分析中从分析中形成秀丽隐杆线虫的种系至关重要。例如，我们发现泛素链扩展因子E4（UFD2）是一种表现出RPN10突变和秀丽隐杆线虫的合成作用的基因，尽管该RPN10-FUFD2双突变的父母应变可以正常存活，但它在生殖细胞和固定型中的保密化过程中会导致异常。通过这些研究，我们继续进行研究，其最终目的是通过揭示基于泛素途径的底物识别的代谢稳定性的新机制来探索细胞周期研究的新领域。