新規ＰＤＩ酸化酵素ＧＰｘ７／８を起点としたジスルフィド結合形成経路の分子構造基盤

新型PDI氧化酶GPx7/8二硫键形成途径的分子结构基础

• 批准号: 15J06349
• 负责人: 金村 進吾
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J06349/
• 关键词: 小胞体; ジスルフィド結合; 酸化還元; Ero1; PDI; GPx7/8

本年度は新規PDI酸化酵素GPx7/8と協調して働くPDI酸化酵素Ero1の新規活性制御機構を明らかにし、J. Biol. Chem.誌に採択された。Ero1が酸素を酸化力の源とする一方で、GPx7/8は過酸化水素を酸化力の源としてPDIを酸化する。また、GPx7/8はそれぞれ過酸化水素と反応しスルフェン酸を形成するシステイン(CP)と、このCPを還元し分子内ジスルフィド結合を形成させるシステイン(CR)を有する。これまでの我々の研究によってGPx7/8はEro1を加えることにより、PDI酸化活性を増大させることが示されている。また、蛍光タンパク質を用いたBiFC法によってEro1とGPx8間の相互作用を確認している(T. Ramming, M. Okumura, S. Kanemura, et al., Free Radic. Biol. Med., 2015)。これらの結果から、Ero1がPDIを酸化する際に産出される過酸化水素を効率よくGPx7/8が消費しPDIを酸化していると考えられる。そこで、GPx7/8と過酸化水素の反応性を調べた。その結果、GPx8に比べてGPx7は過酸化水素との反応性が非常に高かった。さらに、GPx7/8によるPDI酸化活性を調べたところ、GPx7はGPx8よりも効率よくPDIを酸化した。興味深いことに、変異体を用いた実験によりGPx8はCPとCRが必要なのに対して、GPx7はCPのみで野生型と同等のPDI酸化活性を示すことがわかった。つまり、GPx8は二つのシステインを介した酸化機構で、GPx7は一つのシステインを介した酸化機構であることが示唆された。以上の研究により、ジスルフィド結合形成ネットワークの上流に位置するGPx7/8とEro1の新たな作用機序を明らかにし、小胞体におけるタンパク質品質管理機構に関する新しい重要な知見を得た。

今年，我们揭示了一种用于控制PDI氧化酶ERO1活性的新型机制，该机制与新的PDI氧化酶GPX7/8合作，并由J. Biol选择。化学尽管ERO1使用氧作为其氧化能力的来源，但GPX7/8使用过氧化氢作为其氧化能力的来源来氧化PDI。另外，GPX7/8每个具有半胱氨酸（CP），该半胱氨酸（CP）与过氧化氢反应形成硫酸，而半胱氨酸（CR）则降低该CP以形成分子内二硫键。我们先前的研究表明，GPX7/8通过添加ERO1增加了PDI氧化活性。此外，BIFC使用荧光蛋白证实了ERO1和GPX8之间的相互作用（T. Ramming，M。Okumura，S。Kanemura等人，FreeRadic。Biol。Med。，2015）。从这些结果中，可以认为GPX7/8有效消耗ERO1氧化PDI并氧化PDI时产生的过氧化氢。因此，我们研究了GPX7/8对过氧化氢的反应性。结果，与GPX8相比，GPX7对过氧化氢的反应性明显更高。此外，当研究了GPX7/8的PDI氧化活性时，GPX7比GPX8更有效地氧化了PDI。有趣的是，使用突变体的实验表明GPX8需要CP和CR，而GPX7仅表现出与野生型相当的PDI氧化活性。换句话说，有人建议GPX8是通过两个半胱氨酸的氧化机制，而GPX7是通过一种半胱氨酸的氧化机制。上述研究揭示了位于二硫键形成网络上游的GPX7/8和ERO1作用机理，并提供了有关内质网中蛋白质质量控​​制机制的新重要发现。

项目成果

Human Ero1α undergoes dual regulation via redox interplays with PDI

人类 Ero1α 通过氧化还原与 PDI 相互作用经历双重调节

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Ramming;M. Okumura;S. Kanemura;S. Baday;J. Birk;S. Moes;P. Jenö;S. Bernèche;K. Inaba and C. Appenzeller-Herzog.;金村進吾;金村進吾;金村進吾;金村進吾
• 通讯作者: 金村進吾

University of Basel(Switzerland)

巴塞尔大学（瑞士）

Dual regulation of human Ero1α, a primary disulfide bond formation catalyst in human cells

人类 Ero1α（人体细胞中主要二硫键形成催化剂）的双重调节

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Ramming;M. Okumura;S. Kanemura;S. Baday;J. Birk;S. Moes;P. Jenö;S. Bernèche;K. Inaba and C. Appenzeller-Herzog.;金村進吾
• 通讯作者: 金村進吾

レドックス制御に関わるEro1の新規活性化機構の解明

阐明参与氧化还原调节的 Ero1 的新型激活机制

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Ramming;M. Okumura;S. Kanemura;S. Baday;J. Birk;S. Moes;P. Jenö;S. Bernèche;K. Inaba and C. Appenzeller-Herzog.;金村進吾;金村進吾;金村進吾;金村進吾;金村進吾;金村進吾
• 通讯作者: 金村進吾

PDI酸化酵素Ero1αのCys208-Cys241ジスルフィド結合の開裂を介した新規活性化機構

通过 PDI 氧化酶 Ero1α 的 Cys208-Cys241 二硫键裂解的新型激活机制

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Ramming;M. Okumura;S. Kanemura;S. Baday;J. Birk;S. Moes;P. Jenö;S. Bernèche;K. Inaba and C. Appenzeller-Herzog.;金村進吾;金村進吾;金村進吾;金村進吾;金村進吾
• 通讯作者: 金村進吾