酸化的修飾がシグナルとなるユビキチン依存性蛋白分解の細胞機能制御における役割

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申請者らは鉄イオン代謝のマスター遺伝子であるRNA結合蛋白、IRP2(iron regulatory protein 2)が鉄イオン存在下でのみプロテアソームで分解されること、分解に先立ち鉄結合部位近傍のアミノ酸残基がmetal catalyzed oxidationと呼ばれる機構で酸化修飾を受けること、ユビキチン修飾を受けることを示してきた。本研究によりin vitro oxidation/ubiquitinationアッセイを樹立し、酸化的変化がユビキチン修飾のシグナルとなることを示した(PNAS95:4925-29,1998)。酸化的修飾は多くの細胞内機能分子を失活させることはよく知られた事実であり、失活した機能分子を選択的に分解する蛋白分解系は酸化ストレスに対する防御系として重要であるといえる。ユビキチン修飾に関与する酵素群はE1(ubiquitin activating emzymes)、E2(ubiquitin conjugating enzymes)、E3(ubiquitin protein ligases)の3群からなり、そのうちE2とE3とりわけE3が基質特異性を決定している。現在、IRP2をモデル系として酸化的修飾がシグナルとなるユビキチン修飾を触媒する酵素群の同定をin vitro ubiquitinationの実験系を用いて進めている。これまでに、UBCH5a,b,cがIRP2のユビキチン修飾を触媒するE2であることを示し、E3がFraction ΙIaに存在すること、IRP2-E3はl50kDであることを明らかにしている。予備的実験の段階ではあるが、IRP2のユビキチン修飾が大腸菌で発現させた73アミノ酸からなるIRP2特異的ドメインの添加により阻害されること、cullin-2がIRP2と細胞内で結合していることを確認しており、各種のクロマトグラフィーとIRP2特異的ドメインを用いたアフィニティークロマトグラフィーを用いてE3の精製を進めている。また、IκBαのユビキチン修飾を触媒するE2、E3の同定を進め、UBCH5b,cがE2であり、F-box蛋白であるTrCPがリン酸化IκBαを認識することすなわち、SCF-TrCP複合体がE3であることを示した。