小胞体ストレスにおける予防的品質管理の分子機構の解明

小胞体ストレスに晒された細胞は、主に2つの戦略により小胞体ホメオスタシスを回復する。ひとつは、小胞体に挿入された不良タンパク質の軽減のため、小胞体シャペロンによるリフォールディングと小胞体関連分解（ERAD）が活性化される。他方は、小胞体が機能発揮できる許容範囲の維持のための、翻訳抑制とmRNA分解である。しかし、これらのシステムは完全でなく、逃れて合成されたタンパク質のうち、小胞体品質管理に関与しない分泌タンパク質などの小胞体への移行は、小胞体への過負荷となる。これを軽減するシステムとして、小胞体の予防的品質管理（ERpQC）が働く。現在までに、ERpQC分子機構として、小胞体膜上でSec61トランスロコンにリクルートされたDerlinを介し、小胞体内への輸送から細胞質での分解に運命変更された分泌タンパク質が、小胞体膜上で HRD1によりユビキチン化され、プロテアソームで分解されることを報告した。しかし、ERpQC基質特異性やDerlinの上流でのERpQC基質認識因子については不明である。さらに、ERADとの違いや、ERpQCの生理的意義、その機能破綻が関連する疾患など未解明な点が多い。本年度は、ERpQC基質の同定のため、小胞体ストレス条件下でDerlin近接リボソームプロファイリングにより同定されたERpQC基質候補について、クローニングを行い、培養細胞に発現させてERpQCの誘導を確認した。さらに、昨年度同定されたERpQC制御因子について、ERpQC複合体中での結合様式や制御機構を解析した結果、細胞質でERpQC基質が翻訳制御されることで、細胞質プロテオスタシスが維持されることが明らかとなった。本研究成果は、タンパク質合成の盛んな組織での小胞体への負荷軽減システムの分子機構の解明に繋がり、小胞体の恒常性破綻が原因である疾患への治療標的になることが期待される。

小胞体ストレスに晒された細胞は、主に2つの戦略により小胞体ホメオスタシスを回復する。ひとつは、小胞体に挿入された不良タンパク質の軽減のため、小胞体シャペロンによるリフォールディングと小胞体関連分解（ERAD）が活性化される。他方は、小胞体が機能発揮できる許容範囲の維持のための、翻訳抑制とmRNA分解である。しかし、これらのシステムは完全でなく、逃れて合成されたタンパク質のうち、小胞体品質管理に関与しない分泌タンパク質などの小胞体への移行は、小胞体への過負荷となる。これを軽減するシステムとして、小胞体の予防的品質管理（ERpQC）が働く。現在までに、ERpQC分子機構として、小胞体膜上でSec61トランスロコンにリクルートされたDerlinを介し、小胞体内への輸送から細胞質での分解に運命変更された分泌タンパク質が、小胞体膜上で HRD1によりユビキチン化され、プロテアソームで分解されることを報告した。しかし、ERpQC基質特異性やDerlinの上流でのERpQC基質認識因子については不明である。さらに、ERADとの違いや、ERpQCの生理的意義、その機能破綻が関連する疾患など未解明な点が多い。本年度は、ERpQC基質の同定のため、小胞体ストレス条件下でDerlin近接リボソームプロファイリングにより同定されたERpQC基質候補について、クローニングを行い、培養細胞に発現させてERpQCの誘導を確認した。さらに、昨年度同定されたERpQC制御因子について、ERpQC複合体中での結合様式や制御機構を解析した結果、細胞質でERpQC基質が翻訳制御されることで、細胞質プロテオスタシスが維持されることが明らかとなった。本研究成果は、タンパク質合成の盛んな組織での小胞体への負荷軽減システムの分子機構の解明に繋がり、小胞体の恒常性破綻が原因である疾患への治療標的になることが期待される。