プロテアソーム：相分離とユビキチンが拓く生理病態学

蛋白酶体：由相分离和泛素发展而来的生理病理生理学

• 批准号: 22H00419
• 负责人: 田中 啓二
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00419/
• 关键词: プロテアソーム; ユビキチン; 相分離; ATP; 神経変性疾患

研究代表者は、巨大で複雑なタンパク質分解酵素であるプロテアソームの構造と機能に関する基礎研究を推進してきた。本研究では、（1）タンパク質相分離が駆動するプロテアソーム動態とプロテオスタシス制御機構と（2）ユビキチン分岐鎖の分子機能に着目した課題を遂行している。本年度、（1）について、ATP枯渇ストレスで形成するユビキチン・プロテアソーム液滴の解析を行い、本液滴が相転移で形成するハイドロゲル様の性質を持ち、細胞毒性を示すこと、すなわち神経変性疾患など広範の疾病で観察されるユビキチン封入体に類似することを明らかにした。また、液滴の効率的な形成にはE3ユビキチンリガーゼであるUBE3AやUBR5を、解離にはp97 ATPaseや脱ユビキチン化酵素を必要とすることを明らかにした。興味深いことに、ユビキチンに結合するプロテアソーム構成サブユニットの発現低下により、ユビキチン化基質自体の液滴化が阻害されたことから、プロテアソームがユビキチン化基質の相分離を亢進させる、相分離ドライバーである可能性が示唆された。また、培養細胞レベルでのユビキチン封入体の解析系の構築を目的に、神経変性疾患の病原性遺伝子TDP43をモデル基質とした実験系作出に着手した。（2）について、E3ユビキチンリガーゼcIAPを利用した標的タンパク質分解誘導剤の分子機構を解析し、その効率的な標的タンパク質分解には、K63鎖からK11鎖とK48鎖が枝分かれしたK11/K48/K63分岐鎖が重要であることを明らかにした（Nat Chem Biol 2023）。

Research representatives are pushing forward basic research on the structure and function of giant complex enzymes. This study is aimed at: (1) the molecular dynamics and control mechanisms of mass phase separation; and (2) the molecular functions of mass phase separation. In the current year,(1) the analysis of ATP-rich droplets, the phase shift of the droplets, the properties of the droplets, the cytotoxicity, the detection of various diseases, the detection of various diseases, and the like were carried out. For example, the formation of E3, UBE, UBR, p97, and p98 is necessary. The possibility of phase separation of the matrix is shown. The aim of this study was to construct an analytical system for the detection of TDP43, a pathogenic gene of neurodegenerative diseases, in cultured cells. (2) In order to analyze the molecular mechanism of the target Tainpak mass decomposition inducer using E3 ー cIAP, and to achieve the efficient target Tainpak mass decomposition, it is clear that the K63 lock is divided into the K11 lock and the K48 lock, and the K11/K48/K63 split locks are important (Nat Chem Biol 2023).

项目成果

プロテアソームの基礎から医学研究へ

从蛋白酶体基础知识到医学研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshida;Y.;Saeki;Y.;Tsuchiya;H.;and Tanaka;K.;田中啓二;Keiji TANAKA;田中啓二;田中啓二;Keiji TANAKA;田中啓二
• 通讯作者: 田中啓二

cIAP1-based degraders induce degradation via branched ubiquitin architectures

• DOI: 10.1038/s41589-022-01178-1
• 发表时间: 2022-10-31
• 期刊: NATURE CHEMICAL BIOLOGY
• 影响因子: 14.8
• 作者: Akizuki, Yoshino;Morita, Mai;Ohtake, Fumiaki
• 通讯作者: Ohtake, Fumiaki

オートファジーとプロテアソーム

自噬和蛋白酶体

• 发表时间: 2022
• 作者: Akizuki Yoshino;Morita Mai;Mori Yuki;Kaiho-Soma Ai;Dixit Shivani;Endo Akinori;Shimogawa Marie;Hayashi Gosuke;Naito Mikihiko;Okamoto Akimitsu;Tanaka Keiji;Saeki Yasushi;Ohtake Fumiaki;田中啓二;田中啓二
• 通讯作者: 田中啓二

オートファジーと栄養

自噬和营养

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshida;Y.;Saeki;Y.;Tsuchiya;H.;and Tanaka;K.;田中啓二;Keiji TANAKA;田中啓二
• 通讯作者: 田中啓二

Elucidation of ubiquitin-conjugating enzymes that interact with RBR-type ubiquitin ligases using a liquid-liquid phase separation-based method.

• DOI: 10.1016/j.jbc.2022.102822
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Hayashida, Ryota;Kikuchi, Reika;Imai, Kenichiro;Kojima, Waka;Yamada, Tatsuya;Iijima, Miho;Sesaki, Hiromi;Tanaka, Keiji;Matsuda, Noriyuki;Yamano, Koji
• 通讯作者: Yamano, Koji