SUMO-1化による標的タンパクの機能変換と運命

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SUMO-1はユビキチン経路と同様に活性化酵素(E1)、結合酵素(E2)を経て標的蛋白へと結合するが、基質に最も近いE3についてはその存在自体、不明であった。我々はSUMO-1の相同遺伝子である出芽酵母SMT3が増殖に必須であり、機能的にもSUMO-1ホモログであること、細胞質分裂面であるネックに存在するセプチンリングの構成因子の一つCdc3に結合すること、PIASタイプのSiz1/Ull1がSUMOリガーゼであることを初めて見い出した。本研究ではこのSiz1/Ull1の制御機構について分子遺伝学的に解析し、翻訳後タンパク質修飾による標的タンパク質の機能変換など、SUMO化の生物学的意義を考察することを目的とした。Siz1/Ull1はM期にネック領域にセプチンと共局在したが、それ以外の細胞周期では核に局在している。また、M期ではリン酸化されていた。C末端400アミノ酸配列を欠失するとネック局在は観察されなくなり、常時、核に局在した。また、セプチンのSUMO化も検出できなくなった。しかし、このC末領域を欠いたSiz1/Ull1はin vitro系におけるSUMO1リガーゼ活性は保持していた。従って、C末端領域は細胞内局在の制御機構に関与し、SUMOリガーゼ活性には影響がないと考えられた。CDK依存的にM期にリン酸化を受けたSiz1/Ull1がカリオフェリンMsn5と結合し、核外移行することが分かった。現在までに、出芽酵母のSmt3結合体が報告されたのはどれもSUMO化されることが増殖に必須ではない。チェックポイントコントロールなど、増殖に負に働く機構に関与していると考えられる。2種のPIAS型のSUMOリガーゼ遺伝子を破壊しても増殖はできるので、PIAS型以外のSUMOリガーゼが存在する可能性もある。出芽酵母Smt3経路は増殖にとって必須であるが、その必須な標的蛋白を同定することは急務と考えられる。新規の標的タンパク質を同定し、それらの制御機構を解明することは今後の重要な課題である。