構造生物学的アプローチによる小胞体関連分解装置の分子認識と作動機構の解明

使用结构生物学方法阐明内质网相关降解装置的分子识别和操作机制

• 批准号: 20059030
• 负责人: 加藤 晃一
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20059030/
• 关键词: NMR; 結晶構造解析; ERAD; 糖鎖; 細胞内レクチン; ユビキチン

小胞体関連分解(ERAD)は、小胞体内で不要となったタンパク質を選別・除去する機構である。このシステムの中核をなすのは、小胞体膜上に集合した多数のタンパク質から構成される精緻な分子装置(ERADマシーナリー)である。本研究では、ERADマシーナリーを構成する要素タンパク質の間の相互作用のネットワークならびに標的分子との動的な相互作用を明らかにすることを通じて、本分子装置の動作メカニズムを解明することを目的とした。本年度の主な成果は、糖鎖およびポリユビキチン鎖ライブラリーの構築・拡張と、ERADマシーナリーの要素タンパク質である細胞内レクチンの分子認識を明らかにしたことである。(1)酵母の各種変異体から種々の高マンノース型糖鎖を精製し高マンノース型糖鎖ライブラリーの構築を行った。得られたライブラリーを利用して、レクチン様タンパク質OS-9との相互作用をフロンタルアフィニティークロマトグラフィーにより解析した。その結果、OS-9は3本鎖糖鎖のD3アームと呼ばれる枝を特異的に認識することが明らかとなった。このことと我々のこれまでの研究成果と考え合わせることにより、分子シャペロン、積荷受容体、分解レクチンなどとして機能している一連の細胞内レクチンが、高マンノース型糖鎖の異なる部位を特異的に認識しており、小胞体からゴルジ体にいたる過程で現れる糖鎖のプロセシング中間体を捕捉することを通じて担体タンパク質の運命を決定していることが明らかとなった。(2)酵素的および化学的反応を駆使して様々な鎖長のポリユビキチン鎖を構築し、ライブラリー化することに成功した。さらに、特定の位置のサブユニットを同位体標識したポリユビキチン鎖にも成功した。これによりX線結晶解析およびNMRを用いてdi-ubiqutin、tri-ubiquitinの構造解析を動的な部分を含めて行うための基盤が整った。

内质网相关降解（ERAD）是选择和去除内质网中不再需要的蛋白质的机制。该系统的核心是一种精制的分子装置（ERAD机械），该设备由组装在内质网膜上的许多蛋白质组成。这项研究旨在通过阐明组成ERAD机械的组分蛋白之间的相互作用网络以及与目标分子的动态相互作用，来阐明分子装置的机制。今年的主要结果是糖和多泛素链库的构建和扩展以及细胞内凝集素的分子识别，这是ERAD机械的组成蛋白。 （1）从各种酵母突变体纯化了各种高甘露糖型糖链，以构建高曼诺斯型糖链文库。使用获得的文库，通过额叶亲和色谱法分析了与凝集素样蛋白OS-9的相互作用。结果，据透露，OS-9专门识别称为三链糖链D3臂的分支。通过将其与我们先前研究的结果相结合，已经揭示了一系列充当分子伴侣，货物受体，货物凝集素等的细胞内凝集素，特定识别高甘露糖型聚糖的不同地点，并通过捕获grycans to the Grlycans the grollast的携带物的载体蛋白的命运，从而确定携带物中的携带者。 （2）我们使用酶促和化学反应成功地构建了各种链长度的多泛素链，并成功地将它们转化为文库。此外，多泛素链在特定位置的亚基中取得了成功。这为使用X射线晶体学和NMR进行了Di-ubiqutin和三泛素（包括动态部件）的结构分析为基础。

项目成果

Structure basis for recognition of glycosylated substrates by SCF^<Fbs1> ubiquitin ligase

SCF^<Fbs1>泛素连接酶识别糖基化底物的结构基础

• 发表时间: 2008
• 作者: Kato;K.
• 通讯作者: K.

Experimental Glycoscience : Glycochemistry

实验糖科学：糖化学

• 发表时间: 2008
• 作者: Yamaguchi;Y. and Kato;K.
• 通讯作者: K.

糖鎖認識を介した糖タンパク質の細胞内運命の決定機構

通过碳水化合物识别确定糖蛋白细胞内命运的机制

• 发表时间: 2009
• 期刊: 生物物理 (印刷中)
• 作者: 神谷由紀子;加藤晃一
• 通讯作者: 加藤晃一

Molecular and structural basis of the mechanisms underlying the glycoprotein-fate determination by the intracellular lectins

细胞内凝集素决定糖蛋白命运的机制的分子和结构基础

• 发表时间: 2008
• 作者: Kamiya;Y;Kamiya;D.;Nishio;M.;and Kato;K.
• 通讯作者: K.

NMRと糖鎖ライブラリーを利用した構造グライコミクス

使用 NMR 和聚糖库进行结构糖组学

• 发表时间: 2008
• 作者: 中島利博;八木下尚子;山野嘉久;丸山征郎他19名;加藤晃一
• 通讯作者: 加藤晃一