カルパイン-コネクチンを介した筋原繊維情報伝達系の解析

钙蛋白酶-连接蛋白介导的肌原纤维信号转导系统分析

• 批准号: 13014206
• 负责人: 反町 洋之
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13014206/
• 关键词: カルパイン; 骨格筋; カルシウム; コネクチン; タイチン; EF-ハンド; 立体構造; C2ドメイン

カルパインは細胞質内に存在するシステインプロテアーゼであり、構造・機能蛋白質を部分分解によりその構造、機能及び寿命を変化させて、細胞内の情報伝達系をモジュレートしている。この制御機構は全ての細胞系に存在し、生理的に極めて重要である。本研究ではこの情報伝達モジュレーションの分子機構を構造機能相関の解析から明らかにし、肢帯型筋ジストロフィー症のメカニズム解明に応用することを目指した。まず、自己消化活性が極めて強力なために寿命が10分以下という、骨格筋特異的カルパイン(p94)それ自身の寿命制御機構を解析した。p94がこのように短命であること、それ自身がプロテアーゼであること、多くの筋蛋白質は長寿命であることなどを考え合わせると、p94の分解制御機構を明確にすることで、多くの知見が得られることが予想される。我々は、1)p94のin vitroでの寿命は10分以下だが、in vivoではおそらくコネクチンとの相互作用によって分解が抑制されている、2)p94のドメイン構造の中でIS1、IS2領域が自己消化の制御に関与しており、これらの領域の一方を欠失すると分解が抑制される、3)筋肉には、alternative splicingによりIS1やIS2が欠失したp94も発現している、4)p94の自己消化は、分子内反応と分子間反応が同時に起こっている、ことを見出した。さらに、肢帯型筋ジストロフィー症の患者において100種類以上の病原性変異が同定されていることを利用して、(1)p94の分解をin vivoで抑制する機構の解析、(2)筋原繊維におけるコネクチンを中心とした様々な機能蛋白質の相互作用の同定を試みた。その結果、MURF-1やUBC9などの興味深い分子がp94-コネクチン系に相互作用することを見出し、カルパイン系とプロテアソーム系がコネクチン上でクロストークしながら、筋細胞の情報伝達ネットワークを制御していることが示唆された。

The structure, function and life span of proteins in the cytoplasm of cells are partially decomposed, and the information system in the cells is transformed. The control mechanism is very important for the existence and physiology of the whole cell line. This study is aimed at understanding the molecular structure of the protein and its functional relationship.まず、自己消化活性が极めて强力なために寿命が10分以下という、骨格筋特异的カルパイン(p94)それ自身の寿命制御机构を解析した。P94 is short lived, it is self-contained, and it has a long life span. 1) The lifetime of p94 in vitro is less than 10 minutes; 2) The interaction between IS1 and IS2 domains in p94 in vivo is inhibited by decomposition; 3) The interaction between IS1 and IS2 domains is inhibited by decomposition; 4) The interaction between IS1 and IS2 domains in p94 in vivo is inhibited by decomposition; 5) The interaction between IS1 and IS2 domains in p94 in vivo is inhibited by decomposition; 6) The interaction between IS1 and IS2 domains in p94 in vivo is inhibited by decomposition. 4)p94 is self-digested, intramolecular and intermolecular. In addition, more than 100 kinds of pathogenic differences in patients with different types of tendon diseases were identified and utilized,(1)p94 decomposition and inhibition mechanism in vivo was analyzed,(2) tendon maintenance center was identified and functional protein interaction was tested. The results show that the interaction between MURF-1 and UBC-9 molecules in the p94-protein system is very important, and the interaction between MURF-1 and UBC-9 molecules in the p94-protein system is very important.

项目成果

Hata, S.: "Domain II of m-calpain is a Ca^<2+> dependent cysteine protease"FEBS Lett.. 501. 111-114 (2001)

Hata，S.：“m-钙蛋白酶的结构域 II 是一种 Ca^2 依赖性半胱氨酸蛋白酶”FEBS Lett.. 501. 111-114 (2001)

Hata, S.: "Both the conserved and unique gene structure of stomach-specific calpains reveals processes of calpain gene evolution"J. Mol. Evol.. 53. 191-203 (2001)

Hata, S.：“胃特异性钙蛋白酶的保守且独特的基因结构揭示了钙蛋白酶基因进化的过程”J.

Centner, T.: "Identification of muscle specific RING finger proteins as potential regulators of the titin kinase domain"J. Mol. Biol.. 306. 717-726 (2001)

Centner, T.：“鉴定肌肉特异性环指蛋白作为肌联蛋白激酶结构域的潜在调节剂”J.

Sorimachi, H.: "The structure of calpain"J. Biochem.. 129. 653-664 (2001)

Sorimachi, H.：“钙蛋白酶的结构”J.

Nakagawa, K.: "Dissociation of m-calpain subunits occurs after autolysis of the N-terminus of the catalytic subunit, and is not required for activation"J. Biochem.. 130. 605-611 (2001)

Nakakawa, K.：“m-钙蛋白酶亚基的解离发生在催化亚基 N 末端自溶后，并且不需要激活”J.