脊椎動物における時計蛋白質の多段階リン酸化機構の解明

阐明脊椎动物时钟蛋白的多步磷酸化机制

• 批准号: 07J01786
• 负责人: 倉林 伸博
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J01786/
• 关键词: サーカディアンリズム; 概日時計; CRY2; E4BP4; リン酸化; タンパク質分解; プロテアソーム; 変異マウフ; 変異マウス

概日時計機能はほぼ全ての生物に内在し、多様な生理現象にみられる概日リズムを制御している。時計遺伝子の転写と翻訳を基本骨格とした概日時計の分子発振は、約24時間という非常に長くて安定した周期をもち、この周期の調節には時計蛋白質のリン酸化が重要な役割を果たす。当研究室では、時計蛋白質のCRY2とE4BP4が複数のキナーゼによって段階的にリン酸化され、その結果、分解へと導かれることを示してきた。本研究では、この多段階リン酸化の引き金をひく「プライミングキナーゼ」の実体を明らかにし、時計蛋白質の制御メカニズムに迫ることを目標としている。私は、CRY2のSer557をリン酸化するプライミングキナーゼを探索するため、マウス肝臓からSer557リン酸化活性を精製した。様々なキナーゼ阻害剤を用いた解析の結果、活性を担う分子としてDYRK1Aを同定した。重要なことに、マウス肝臓におけるDYRK1AのCRY2 Ser557リン酸化活性は、CRY2が蓄積する時間帯をピークとする日周変動を示した。さらに、Dyrk1aを培養細胞においてノックダウンすると、約0.5時間の時計周期の短縮が認められた。Dyrk1aノックダウン細胞におけるCRY2蛋白質量の日周変動を核と細胞質にわけて調べたところ、細胞質においてはCRY2蛋白質量が一日を通して異常に高いレベルを示した。一方、核内のCRY2の最高レベルと最低レベルは殆ど変化しないものの、正常よりもCRY2がより早いタイミングで蓄積しはじめる様子が観察された。以上の結果から、DYRK1AはCRY2が蓄積する時間帯において細胞質CRY2の分解を促進し、CRY2の核移行タイミングを遅延させるという重要な機能を持つと考えられた。つまりCRY2のSer557リン酸化による分解制御は、時計遺伝子の転写抑制時刻の遅延メカニズムとして時計の周期を調節すると考えられる。

The functions of the all-day timepiece are ほぼ ほぼ by all て <s:1> <s:1> biological に internal <s:1>, multiple な physiological phenomena にみられる by all-day リズムを control て る る る る. Hour meter heritage 伝 son の planning write と turn 訳 を basic skeleton と し た almost daily hour meter の molecular vibration 発 は, about 24 time と い う very long に く て settle し た cycle を も ち, こ の の cycle adjustment に は chronometer protein の リ ン acidification が important な "を cut fruit た す. When laboratory で は, hour meter protein の CRY2 と E4BP4 が plural の キ ナ ー ゼ に よ っ て Duan Jie of に リ ン acidification さ れ, そ の results, decomposition へ と guide か れ る こ と を shown し て き た. This study で は, こ の more Duan Jie リ ン acidification の lead き gold を ひ く "プ ラ イ ミ ン グ キ ナ ー ゼ" の be body を Ming ら か に し, hour meter protein の suppression メ カ ニ ズ ム に forced る こ と を target と し て い る. Private は, CRY2 の Ser557 を リ ン acidification す る プ ラ イ ミ ン グ キ ナ ー ゼ を explore す る た め, マ ウ ス routine liver か ら Ser557 リ ン acidification active を refined し た. Others 々 な キ ナ ー ゼ resistance against tonic を い た parsing の results, active を bear う molecular と し て DYRK1A を with fixed し た. Important な こ と に, マ ウ ス routine liver に お け る DYRK1A の CRY2 Ser557 リ ン acidification active は, CRY2 が accumulation す る time 帯 を ピ ー ク と す る day week - を shown し た. さ ら に, Dyrk1a を culture cell に お い て ノ ッ ク ダ ウ ン す る と, about 0.5 time の の clock cycle shortening が recognize め ら れ た. Dyrk1a ノ ッ ク ダ ウ ン cells に お け る CRY2 protein quality の day week - を nuclear と cytoplasm に わ け て adjustable べ た と こ ろ, cytoplasmic に お い て は CRY2 protein quality を が 1 tong し て abnormal high に い レ ベ ル を shown し た. Within the party, nuclear の CRY2 の highest レ ベ ル と minimum レ ベ ル は perilous ど variations change し な い も の の, normal よ り も CRY2 が よ り early い タ イ ミ ン グ で accumulation し は じ め る others child が 観 examine さ れ た. の above results か ら, DYRK1A は CRY2 が accumulation す る time 帯 に お い て cytoplasm CRY2 の decomposition を promote し, CRY2 の nuclear migration タ イ ミ ン グ を 遅 delay さ せ る と い う important function of な を hold つ と exam え ら れ た. つ ま り CRY2 の Ser557 リ ン acidification に よ る decomposition suppression は, hour meter but 伝 の planning write inhibit moment の 遅 delay メ カ ニ ズ ム と し て chronometer を の cycle adjustment す る と exam え ら れ る.

项目成果

Degradation mechanism of CRY2 dependent on its circadian-regulated phosphorylation in mammals

哺乳动物中 CRY2 的降解机制依赖于其昼夜节律调节的磷酸化

• 发表时间: 2009
• 作者: Kesari;A.;Fukuda;M.;Knoblach;S.;Bashir;R.;Nader;GA.;Nagaraiu;K. & Hoffman;E.P.;森山芳則;福田光則;倉林伸博
• 通讯作者: 倉林伸博

Molecular characterization of phosphorylation mechanism of CRY2 at Ser557

CRY2 Ser557 磷酸化机制的分子表征

• 发表时间: 2009
• 作者: Nobuhiro Kurabayashi;倉林伸博
• 通讯作者: 倉林伸博

血管医学

血管医学

• 发表时间: 2007
• 作者: 西山伸宏;片岡一則
• 通讯作者: 片岡一則

DYRK1A and Glycogen Synthase Kinase 3β, a Dual-Kinase Mechanism Directing Proteasomal Degradation of CRY2 for Circadian Timekeeping

• DOI: 10.1128/mcb.01047-09
• 发表时间: 2010-04-01
• 期刊: MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY
• 影响因子: 5.3
• 作者: Kurabayashi, Nobuhiro;Hirota, Tsuyoshi;Fukada, Yoshitaka
• 通讯作者: Fukada, Yoshitaka

Molecular studies on Phosphorylation of CRYPTOCHROME2 at SER557

CRYPTOCHROME2 SER557 磷酸化的分子研究

• 发表时间: 2007
• 作者: Hideaki Tomura;Jin-peng Liu;Mayumi Komachi;Wang Ju Qiang;Masayuki Tobo;Hiromi Nochi;Koichi Tamoto;Alatangaole Damirin;Koichi Sato;Chihiro Mogi;and Fumikazu Okajima;Daisuke Kojima;Nobuhiro Nakao;Takahiro Tsuji;Fumiko Shimizu;Naoyuki Asada;Masaki Torii;Hiroaki Mano;Nobuhiro Kurabayashi;Yoko Kubo;Yasutaka Wada;真野 弘明;浅田 直之;小島 大輔;金 尚宏;Hikari Yoshitane;玉井 総一;Masaki Torii;Shimizu Kimiko;Hikari Yoshitane;金 尚宏;景山 伯春;Yoshitaka Fukada;Yoshitaka Fukada;Shimizu Kimiko;白木 知也;深田 吉孝;Yoshitaka Fukada;Daisuke Kojima;Hikari Yoshitane;Nobuhiro Kurabayashi
• 通讯作者: Nobuhiro Kurabayashi