小胞体ストレス応答性RNaseであるIre1と標的RNAのユニークな動態

Ire1（一种内质网应激反应性 RNase）和靶 RNA 的独特动力学

基本信息

批准号：
14035239
负责人：
木俣行雄
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14035239/
关键词：
RNA 分子シャペロン UPR スプライシング BiP Ire1

项目摘要

小胞体ストレスと総称される外的および内的要因により、小胞体における分泌系タンパク質の高次構造形成が阻害されたとき、細胞は様々な生体防御反応を引き起こす。それら小胞体ストレス応答のための細胞内シグナル情報伝達経路の出発点は、Ire1に代表されるいくつかの小胞体膜貫通タンパク質である。1型膜タンパク質であるIre1、C末端にRNaseドメインを持ち、これがエフェクターとして機能していると考えられる。出芽酵母Ire1の標的はHAC1 mRNA前駆体であり、Ire1依存的なスプライシングにより生じた成熟型HAC1 mRNAは転写因子タンパク質に翻訳され、小胞体内在性分子シャペロン等の発現を転写レベルで誘導する。本研究において我々はまず、非ストレス条件下で培養された細胞内でも、僅かながらこのスプライシングが起きており、生成するHac1タンパク質はいくつかの栄養状態応答遺伝子の発現を抑制していることを見いだした。栄養状態の変化により全くスプライシングが起きなくなると、この抑制が解除されると考えられる。次に我々は、小胞体ストレスによりIre1が活性化される機構として、小胞体内在性分子シャペロンであるBiPの関与を明らかにした。我々の確立したモデルでは、非ストレス条件下の細胞では、BiPがIre1に結合していて、Ire1の活性化を抑えている。一方、小胞体ストレスに応じて構造異常タンパク質が蓄積すると、BiPはそれと結合するためにIre1から解離し、自由となったIre1は活性化して小胞体ストレス応答を引き起こす。最後に我々は、哺乳類に存在する2種類のIre1パラログのうち、Ire1βは、従来から報告されている転写因子XBP1 mRNAスプライシングや28SrRNA切断の他に、未同定の新規RNAを標的として、その結果アポトーシスを誘起することを見いだした。

当外部和内部因素（共同称为内质网应激）抑制内质网中分泌蛋白的高阶形成的形成时，细胞会诱导各种生物防御反应。这些细胞内信号通路的起点是内质网应激反应的几种跨膜蛋白，由IRE1表示。据认为，IRE1是一种1型膜蛋白，在C末端具有RNase结构域，该结构域是效应子的。发芽的酵母IRE1的靶标是Hac1 mRNA前体，由IRE1依赖性剪接产生的成熟HAC1 mRNA转化为转录因子蛋白，从而在转录水平诱导内质网状内质网状分子的表达。在这项研究中，我们首先发现这种剪接发生在在非应激条件下培养的细胞中，并且产生的HAC1蛋白抑制了几种营养反应基因的表达。人们认为，如果由于营养状况的变化而没有发生剪接，则将取消这种抑制作用。接下来，我们揭示了BIP的参与，BIP是一种内质网分子伴侣，作为一种机制，通过该机制，IRE1被内质网应激激活。在我们既定的模型中，BIP在非应激条件下与细胞中的IRE1结合，从而抑制IRE1激活。另一方面，当结构异常蛋白因响应内质网应激而累积时，BIP与IRE1分离以与其结合，并且自由IRE1激活并引起网状应激反应。最后，我们发现在哺乳动物中存在的两个IRE1旁系同源物中，IRE1β靶向未识别的新型RNA，除了先前报道的转录因子XBP1 mRNA剪接和28S rRNA裂解，导致凋亡。