ＡＬＳ発症機構としてのＳＯＤ１によるＥＲＡＤ複合体の機能変化メカニズムの解明

阐明 SOD1 引起的 ERAD 复合物功能改变作为 ALS 发病机制

基本信息

批准号：
17J10767
负责人：
林裕輝
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1)ALS関連SOD1変異体は、ERAD複合体におけるDerlin-1とUBXD8のストイキオメトリーを変動させる巨大分子複合体であるERAD複合体内での構成因子間の相互作用は、ERADの正常な機能に重要である。そこで、変異型SOD1とDerlin-1の結合により、Derlin-1と他のERAD構成因子との結合状態が変化し、ERADが阻害されると仮説を立てた。この仮説通り、SOD1のG93A変異体の過剰発現によりDerlin-1とUBXD8の結合強度がHEK293A細胞では減弱し、運動神経様細胞NSC34細胞においては増強した。細胞種間で減弱か増強かは異なるものの、変異型SOD1はDerlin-1とUBXD8との結合強度に変化をもたらすことが明らかとなった。UBXD8の過剰発現や発現抑制いずれによってもERADは阻害される。このため、変異型SOD1によるDerlin-1とUBXD8のストイキオメトリーの変動は、ERAD阻害の原因となる可能性が十分に考えられる。2)小胞体における不良膜タンパク質は、基質ユビキチン化やTOLLIPを介してリソソーム分解へと導かれる不良膜タンパク質はERADだけでなく、リソソームを介しても分解されることが近年報告されている。そこで、「小胞体における不良膜タンパク質のリソソーム分解機構」を新たな研究課題として設定した。まず小胞体に局在し、オートファジーを介して分解されるモデル不良膜タンパク質を作製した。このモデル基質のオートファジー分解機構を検討したところ、基質ユビキチン化がリソソーム分解を促進し、さらに細胞質におけるオートファジーレセプターTOLLIPがモデル基質の分解に必要十分であることが明らかとなった。以上より、基質ユビキチン化とTOLLIPを介した新たなタンパク質品質管理機構が、不良膜タンパク質の分解に寄与していることが示唆される。

1) ALS 相关的 SOD1 突变体是大分子复合物，它改变了 ERAD 复合物中 Derlin-1 和 UBXD8 的化学计量，这一点很重要。因此，我们推测突变体SOD1与Derlin-1之间的结合改变了Derlin-1与其他ERAD组成因子之间的结合状态，从而抑制ERAD。与这一假设相符，SOD1 G93A 突变体的过度表达减弱了 HEK293A 细胞中 Derlin-1 和 UBXD8 之间的结合强度，但增强了运动神经元样 NSC34 细胞中的结合强度。结果表明，突变型 SOD1 改变了 Derlin-1 和 UBXD8 之间的结合强度，尽管其减弱还是增强因细胞类型而异。 UBXD8 的过度表达或抑制可抑制 ERAD。因此，突变型 SOD1 引起的 Derlin-1 和 UBXD8 化学计量变化很可能导致 ERAD 抑制。 2）内质网中缺陷的膜蛋白通过底物泛素化和TOLLIP被引导至溶酶体降解。最近有报道，缺陷的膜蛋白不仅被ERAD降解，而且被溶酶体降解。因此，我们将“内质网缺陷膜蛋白的溶酶体降解机制”作为一个新的研究课题。首先，我们创建了一种模型缺陷膜蛋白，其定位于内质网并通过自噬降解。对该模型底物的自噬降解机制的检查表明，底物泛素化促进溶酶体降解，并且细胞质自噬受体 TOLLIP 对于模型底物的降解是必要且充分的。这些结果表明，通过底物泛素化和 TOLLIP 的新蛋白质质量控制机制有助于缺陷膜蛋白的降解。