小胞体品質管理機構におけるEDEMとカルネキシンの機能解析

EDEM和钙连接蛋白在内质网质量控制机制中的功能分析

基本信息

批准号：
04J00894
负责人：
小田裕香子
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J00894/
关键词：
タンパク質品質管理機構 ERAD 小胞体ストレス UPR 小胞体品質管理機構

项目摘要

多くの膜タンパク質や分泌タンパク質の合成の場である小胞体には、品質管理機構が備わっている。ストレスや遺伝的変異などでどうしても正しい構造を獲得できない異常タンパク質は、小胞体に留められ蓄積する。蓄積した異常タンパク質は、細胞質へと逆輸送された後、プロテアソームで分解される。この機構は小胞体関連分解(ERAD)と呼ばれる。哺乳動物のERADの分子機構は未解明な点が多く残っており、更なるERAD因子の解析が待たれていた。我々は、新たなERAD因子の同定を行うためDNAマイクロアレイ解析を行った。その結果、出芽酵母のERADに関与するDer1p遺伝子と相同性を示す新規遺伝子Derlin-2とDerlin-3の同定に成功した。Der1pの機能はほとんど不明であったため、ヒトカウンターパートと考えられるDerlin-2およびDerlin-3の機能解析に着手した。肺気腫や肝硬変の原因となる変異型α1-PI(NHK)をERADで分解される基質として用いて実験を行ったところ、Derlin-2およびDerlin-3のノックダウンによりNHKの分解が遅れることを見出した。また、異常タンパク質の小胞体から細胞質への引き抜きにはp97が関与することが近年明らかにされているが、我々はDerlin-2およびDerlin-3がp97と複合体を形成し、異常タンパク質の逆行輸送に関与していることを明らかにした。さらに、異常タンパク質を認識するEDEMのDerlinの結合を調べたところ、EDEMとDerlin-2およびDerlin-3が結合することが明らかになった。よってこれまで全く不明であった、異常タンパク質の認識(EDEM)と細胞質への引っぱり出し(p97)の間のプロセスに関して、Derlin-2およびDerlin-3がそのミッシングリンクを埋める、ERAD分子であることが証明された。

内质网是许多膜蛋白和分泌蛋白的合成场所，具有质量控制机制。由于压力或基因突变而无法获得正确结构的异常蛋白质被保留并积累在内质网中。积累的异常蛋白质被运回细胞质，然后被蛋白酶体降解。这种机制称为内质网相关降解（ERAD）。哺乳动物 ERAD 的分子机制的许多方面仍不清楚，有待对 ERAD 因素的进一步分析。我们进行了 DNA 微阵列分析来识别新的 ERAD 因子。结果，我们成功鉴定了新基因Derlin-2和Derlin-3，它们与酿酒酵母中参与ERAD的Der1p基因同源。由于 Der1p 的功能很大程度上未知，我们开始分析 Derlin-2 和 Derlin-3 的功能，它们被认为是它们的人类对应物。当我们使用引起肺气肿和肝硬化的突变体α1-PI (NHK)作为ERAD降解的底物进行实验时，我们发现Derlin-2和Derlin-3的敲低延迟了NHK的降解。此外，最近发现p97参与异常蛋白从内质网撤回细胞质，但我们已经证明Derlin-2和Derlin-3与p97形成复合物，允许异常蛋白反向运动。蛋白质表明它参与运输。此外，当我们研究识别异常蛋白质的 EDEM 中 Derlin 的结合时，我们发现 EDEM 与 Derlin-2 和 Derlin-3 结合。因此，Derlin-2和Derlin-3是ERAD分子，填补了异常蛋白识别（EDEM）和撤回细胞质（p97）之间过程中缺失的环节，这一点迄今为止已被完全未知。