糖鎖修飾がユビキチン依存性蛋白質分解に関与する可能性

糖基化可能参与泛素依赖性蛋白质降解

基本信息

批准号：
13760079
负责人：
吉田雪子
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13760079/
关键词：
N型糖鎖レクチンユビキチンリガーゼ F-box蛋白質小胞体関連分解

项目摘要

膜蛋白質や分泌蛋白質などの分泌系蛋白質の多くはアスパラギン結合型(N型)糖鎖が付加している。この糖鎖構造は多種多様であり、外からの刺激などにより劇的に構造変化する現象は昔から知られているが、糖鎖の持つ生物学的意義はまだあまり解明されていない。N型糖鎖の生合成に関与する酵素に変異のある遺伝病の多くは神経疾患であることから、N型糖鎖は脳・神経組織の形成・維持・管理に重要な役割を果たしているものと考えられる。そこで、マウス脳由来の蛋白質より様々なN型糖鎖のプローブを用いてN型糖鎖結合蛋白質のスクリーニングを行ったところ、ユビキチンリガーゼの基質認識ユニットであるF-box蛋白質NFB42/Fbx2を単離した。そこで、Fbx2を含むSkp1-Cullin1-Fbox複合体(SCF複合体)が実際にN型糖鎖を認識してリガーゼ活性を有することを試験管内の再構成系を用いて明らかにした。Fbx2が認識する糖鎖構造を種々の糖蛋白質糖鎖を用いて解析した結果、小胞体で合成される高マンノース型糖鎖であった。さらに、細胞内におけるFbx2の基質蛋白質を同定したところ、その中の一つがインテグリンβ1サブユニットの前駆体であることが判明した。Fbx2とインテグリンβ1の結合の場は細胞質であり、細胞質中でユビキチン・プロテアソーム系により分解に導くことを示した。小胞体では分泌系蛋白質の立体構造形成が行われるが、余剰サブユニットやフォールディングがうまくいかなかった蛋白質が細胞質へ排出されプロテアソームによる分解を受けることが知られている。このシステムは小胞体関連分解(ERAD)と呼ばれているが、SCF(Fbx2)はERAD経路における糖蛋白質認識ユビキチンリガーゼであることを突き止め、N型糖鎖が細胞質内では分解シグナルとして機能しているという、糖鎖の新しい機能を明らかにした。

大多数分泌蛋白，例如膜蛋白和分泌的蛋白质都添加了天冬酰胺结合（N型）糖链。这些糖链结构是多种多样的，尽管由于外部刺激而在结构上发生了巨大变化的现象，但长期以来已知，但糖链的生物学意义尚未得到充分了解。由于大多数在与N型聚糖的生物合成酶中具有突变的遗传疾病是神经系统疾病，因此人们认为N型聚糖在脑和神经组织的形成，维持和管理中起着重要作用。因此，使用来自衍生自小鼠大脑的蛋白质的各种N型聚糖探针筛选N型聚糖结合蛋白，并分离出F-box蛋白NFB42/FBX2，该蛋白是分离的泛素连接酶的底物识别单元。因此，使用VITRO重建系统揭示了含有FBX2的SKP1-Cullin1-Fbox复合物（SCF复合物）实际上识别N型聚糖并具有连接酶活性。使用各种糖蛋白糖链分析了通过FBX2识别的聚糖结构，发现它是内质网中合成的高甘露糖型糖链。此外，当在细胞中鉴定出用于FBX2的底物蛋白时，发现其中一个是整联蛋白β1亚基的前体。 FBX2和整联蛋白β1的结合位点显示在细胞质中，导致细胞质中的泛素蛋白酶体系统降解。内质网络产生分泌蛋白的三维结构，但众所周知，尚未正确折叠的过量亚基和蛋白质被蛋白酶体被驱逐到细胞质中，并经历降解。该系统被称为内质网相关降解（ERAD），我们发现SCF（FBX2）是ERAD途径中一种糖蛋白识别的泛蛋白识别的泛素蛋白相关的胰蛋白酶，揭示了Glycan的新功能，在该途径中，N-type Glycans在cygradation sytradation sytoplast s cytopoplasm中效果。