プロテアソームへのユビキチン化基質のターゲッテング機構の解析

ユビキチン・プロテアソーム系を介したタンパク質分解は細胞周期・シグナル伝達・脳変性疾患等に中心的な役割を果たしている。タンパク質へのユビキチン化反応には、E1,E2,E3の酵素群が関与し、この分野に関する研究は急速に進んでいるが、その後のステップであるポリユビキチン化タンパク質のプロテアソームへのターゲッテング機構に関してはほとんど明らかになっていない。最近、我々は生化学的手法を用いて、KPC1(C末側にRINGフィンガー配列を持つ)とKPC2(N末側にUBL配列、C末側に2つのUBA配列を持つ)の2量体からなる複合体を、CDKインヒビターp27Kip1に対する新たなE3として細胞抽出液より分離・精製した。近年UBLおよびUBA配列をもつタンパク質の機能解析が盛んに行われているが、我々が同定したKPC2に関する報告はいまだなされていない。そこで本研究ではKPC2のユビキチン・プロテアソーム系に対する影響を生化学的、細胞生物学的方法を用いて解析することを目的とする。試験管内および細胞内でKPC2がプロテアソームおよびユビキチンと結合することを確認している。これらの結合にはそれぞれKPC2のUBL及びUBAドメインが必要であった。また試験管内でのp27のユビキチン化反応に対してKPC2のSTI1ドメインが必要であることを明らかにした。さらにRNA干渉法をもちいて細胞内でp27の分解にKPC2が関与していることを明らかにした。またKPC2のノックアウトマウスの作製し、個体レベルでのKPC2の影響を検討することとした。KPC複合体とプロテアソームとの関係が明らかになれば、ポリユビキチン化タンパク質のプロテアソームへのターゲッテング機構解明の手がかりとなると考えられる。

ユビキチン・プロテアソーム系を介したタンパク質分解は細胞周期・シグナル伝達・脳変性疾患等に中心的な役割を果たしている。タンパク質へのユビキチン化反応には、E1,E2,E3の酵素群が関与し、この分野に関する研究は急速に進んでいるが、その後のステップであるポリユビキチン化タンパク質のプロテアソームへのターゲッテング機構に関してはほとんど明らかになっていない。最近、我々は生化学的手法を用いて、KPC1(C末側にRINGフィンガー配列を持つ)とKPC2(N末側にUBL配列、C末側に2つのUBA配列を持つ)の2量体からなる複合体を、CDKインヒビターp27Kip1に対する新たなE3として細胞抽出液より分離・精製した。近年UBLおよびUBA配列をもつタンパク質の機能解析が盛んに行われているが、我々が同定したKPC2に関する報告はいまだなされていない。そこで本研究ではKPC2のユビキチン・プロテアソーム系に対する影響を生化学的、細胞生物学的方法を用いて解析することを目的とする。試験管内および細胞内でKPC2がプロテアソームおよびユビキチンと結合することを確認している。これらの結合にはそれぞれKPC2のUBL及びUBAドメインが必要であった。また試験管内でのp27のユビキチン化反応に対してKPC2のSTI1ドメインが必要であることを明らかにした。さらにRNA干渉法をもちいて細胞内でp27の分解にKPC2が関与していることを明らかにした。またKPC2のノックアウトマウスの作製し、個体レベルでのKPC2の影響を検討することとした。KPC複合体とプロテアソームとの関係が明らかになれば、ポリユビキチン化タンパク質のプロテアソームへのターゲッテング機構解明の手がかりとなると考えられる。