Regulation of proteasome-mediated proteolysis by non-ubiquitin protein modification

通过非泛素蛋白修饰调节蛋白酶体介导的蛋白水解

基本信息

批准号：
22K06140
负责人：
伊野部智由
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ユビキチン-プロテアソームシステム（UPS）によるタンパク質分解の制御は、ユビキチン化システムだけにより行われると考えられてきたが、近年、標的タンパク質自身の物理化学的特性もプロテアソームによる分解に大きな影響を与えることがわかってきた。我々はユビキチン化修飾以外の翻訳後修飾もプロテアソームによるタンパク質分解を制御できるのではないかと考えた。まずはリン酸化をうけるモデル基質タンパク質を用いてこの仮説の検証を行った。in vitroの精製タンパク質系でこのモデルタンパク質のプロテアソームによる分解を調べたところ、リン酸化により分解が阻害されることを確認した。しかしながら、このモデルタンパク質にリン酸化疑似電荷置換を施したところ、逆に分解が促進された。このことからプロテアソームによるタンパク質分解はリン酸化によって制御されるが、その制御メカニズムは単純な電荷変化だけでは説明できないことが示唆された。また人工的なタンパク質修飾により分解を制御できるか検討した。モデル標的タンパク質に対して分解誘導性ペプチドを付加修飾させたところ、このモデルタンパク質はUPSにより分解されるようになった。このことから人工的なタンパク質分解制御において、標的タンパク質の修飾の制御は有効な手段であると考えられる。

泛素-蛋白酶体系统（UPS）对蛋白质降解的控制曾被认为仅由泛素化系统来进行，但近年来发现目标蛋白质本身的理化性质对其降解也有显着影响蛋白酶体就在这里。我们假设除泛素化之外的翻译后修饰也可能能够控制蛋白酶体的蛋白质降解。我们首先使用经过磷酸化的模型底物蛋白测试了这一假设。当我们使用体外纯化的蛋白质系统研究蛋白酶体对该模型蛋白质的降解时，我们证实磷酸化抑制了降解。然而，当该模型蛋白受到磷酸化赝电荷取代时，其降解加速。这表明蛋白酶体的蛋白质降解是由磷酸化控制的，但控制机制不能用简单的电荷变化来解释。我们还研究了是否可以通过人工蛋白质修饰来控制降解。当用降解诱导肽修饰模型靶蛋白时，模型蛋白会被 UPS 降解。这表明控制靶蛋白的修饰是人为控制蛋白质降解的有效手段。