タンパク質寿命が制御するシン・バイオロジー

Shin-biology regulated by protein lifetime
文部科学省 科学研究費補助金 学術変革領域研究(A) 令和5年〜9年度

Planned Research

A02-1
プロテアソームによるタンパク質寿命決定の仕組み
佐伯 泰
東京大学医科学研究所タンパク質代謝制御分野 教授
https://www.cbms.k.u-tokyo.ac.jp/lab/saeki.html
概要
プロテアソームはタイムリーかつ選択的なタンパク質分解によって広範なタンパク質の寿命を決定するが、その過程の詳細な分子機構は未だ不明である。これまで私たちは、ユビキチン化基質をプロテアソームに運搬する複数のシャトル分子とユビキチン選択的ATPase p97の解析を進め、これら仲介分子を介した経路がプロテアソーム分解に重要な役割を果たしていること、さらには、ストレス下では、シャトル分子はユビキチン化基質と液-液相分離することで、プロテアソーム液滴の形成を誘導することを見出してきた。本研究では、これらの研究を拡大するとともに、本領域内で開発するタンパク質寿命の大規模計測法や標的タンパク質分解誘導法を活用することで、仲介分子による基質選別の分子機構とプロテアソーム分解の時空間的制御に関する研究を推進する。次いで情報解析によりプロテアソーム基質の共通項や分解のための必須要素を抽出し、さらに細胞を用いて検証することで、プロテアソームによるタンパク質寿命制御の作動原理をシンに理解する。
  1. Yasuda S, Tsuchiya H, Kaiho A, Guo Q, Ikeuchi K, Endo A, Arai N, Ohtake F, Murata S, Inada T, Baumeister W, Fernandez-Busnadiego R, *Tanaka K, *Saeki Y. Stress- and ubiquitylation-dependent phase separation of the proteasome. Nature 578, 296-300 (2020)
  2. Sato Y, Tsuchiya H, Yamagata A, Okatsu K, Tanaka, K, *Saeki Y, *Fukai S. Structural insights into ubiquitin recognition and Ufd1 interaction of Npl4. Nat Commun 10, 5708 (2019)
  3. Tsuchiya H, Burana D, Ohtake F, Arai N, Kaiho A, Komada M, Tanaka K, *Saeki Y. Ub-ProT reveals global length and composition of protein ubiquitylation in cells. Nat Commun 9, 524 (2018)
  4. Tsuchiya H, Ohtake F, Arai N, Kaiho A, Yasuda S, Tanaka K, *Saeki Y. In vivo ubiquitin linkage-type analysis reveals that the Cdc48-Rad23/Dsk2 axis contributes to K48-linked chain specificity of the proteasome. Mol Cell 66, 488-502 (2017)
  5. *Saeki Y. Ubiquitin recognition by the proteasome. J Biochem 161, 113-124 (2017)
  6. *Yoshida Y, Saeki Y, Murakami A, Kawawaki J, Tsuchiya H, Yoshihara H, Shindo M, *Tanaka K. A comprehensive method for detecting ubiquitinated substrates using TR-TUBE. Proc Nat. Acad Sci USA 112, 4630-4635 (2015)
  7. Pack CG, Yukii H, Toh-e A, Kudo T, Tsuchiya H, Kaiho A, Sakata E, Murata S, Sako Y, Baumeister W, Tanaka K, *Saeki Y. Quantitative live-cell imaging reveals spatio-temporal dynamics and cytoplasmic assembly of the 26S proteasome. Nat Commun 5, 3396 (2014)
  8. Sakata E, Bohn S, Mihalache O, Kiss P, Beck B, Nagy I, Nickell S, Tanaka K, Saeki Y, *Förster F, *Baumeister W. Localization of the proteasomal ubiquitin receptors Rpn10 and Rpn13 by electron cryomicroscopy. Proc Natl Acad Sci USA 109, 1479-1484 (2012)
  9. Saeki Y, Toh-e A, Kudo T, Kawamura H, *Tanaka K. Multiple proteasome-interacting proteins assist the assembly of the yeast 19S regulatory particle. Cell 137, 900-913 (2009)
  10. Saeki Y, Saitoh A, Toh-e A, *Yokosawa H. Ubiquitin-like proteins and Rpn10 play cooperative roles in ubiquitin-dependent proteolysis. Biochem Biophys Res Commun 293, 986-992 (2002)