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Research Results 研究成果

小分子ユビキチンの修饰による炎症制御メカニズムを解明

2020.11.20
研究成果Life & HealthPhysics & Chemistry

 九州大学生体防御医学研究所およびIMBA(ウィーン、オーストリア)の池田史代教授、Lilian Fennell研究員、Carlos Gomez Diaz氏(博士課程学生)らの研究グループは、ユビキチン化(※1)による炎症性反応を制御する分子メカニズムの解明に成功しました。
 生体内の炎症反応は、免疫細胞などの様々な種類の細胞内におけるシグナル伝達により制御されています。この細胞内シグナル伝達(※2)を担う分子の働きと制御メカニズムの解明が、ひいては我々の生体内での炎症反応の理解につながります。池田教授らは、これまでに、タンパク質を翻訳後修飾するユビキチンとよばれる小分子が、新規型のユビキチンコード(直鎖型ユビキチン鎖)を作製し、炎症を司る分子の複合体形成のカギとなることを見出しています(Rahighi et al. Cell 2009, Ikeda et al. Nature 2011) 。今回の研究では、直鎖型ユビキチン鎖を誘導する酵素HOIP(※3)が、ある特異的な部位にユビキチン修飾を受けることによって、細胞内での炎症シグナル伝達を制御していることを初めて明らかにしました。HOIP分子は、細胞内でユビキチン修飾を受ける部位が複数存在しますが、その中でもIBR部位と呼ばれるHOIPの酵素活性中心に近い部位の修飾が特に重要であることを、CRISPR-Cas9ゲノム編集法を用いて作製した遺伝子改変マウスを用いて示しました。
 自己免疫疾患患者において、直锁型ユビキチン锁诱导因子の遗伝子変异が见つかっていることから、本研究による直锁型ユビキチン锁に関わる分子の制御メカニズムの解明は、将来的には自己免疫疾患発症メカニズムの理解や治疗法开発にもつながると期待されます。
 本研究成果は、2020 年11月20 日(金)午後8 時(日本時間)に欧州分子生物学機関誌『EMBO Journal』 オンライン版に掲載されました。

野生型の細胞では、HOIPがリジン基784(K784)のポジションでユビキチン化され、TNFサイトカイン誘導性のNF-kBシグナルの活性化が細胞生存に働く。 K784の変異型HOIPを発現するマウスでは、パートナー分子SHARPINの欠失により、組織における細胞死と炎症、マウス発生異常を誘導する。

研究者からひとこと
本年のノーベル赏の対象トピックであった颁搁滨厂笔搁-颁补蝉9ゲノム编集法を使って、遗伝子改変マウスを作製しました。注目した贬翱滨笔遗伝子とパートナー遗伝子の両方に変异が入ったマウスが胎生致死となってしまったことは、惊きでした。
 

【用语の解説】

※1 ユビキチン化
ユビキチンはユビキタスに発现する(至るところにある)小さな分子で、标的となる分子を修饰する。ユビキチン修饰(ユビキチン化)によって、标的分子の活性、构造、安定性が制御される。ユビキチン分子は复数の分子が连なり、锁としても机能できる。この锁の形态や长さが标的分子の运命决定に重要であることも分かっている。

※2 细胞内シグナル伝达
个々の细胞が何らかの刺激(炎症性サイトカインなど)により、细胞内で次々に情报が伝达される事象。シグナル伝达を媒介するための媒介分子が存在し、他の分子を修饰したり、シグナル分子复合体形成を诱导したりすることにより、シグナルを核内へ伝达し、最终的には标的遗伝子の転写调节がおこる。细胞内シグナル伝达によって、细胞の运命や行动が决定されることから、その伝达の调整が重要である。

※3 贬翱滨笔
ユビキチン化を诱导する酵素の种类によって、ユビキチン化の形态や标的分子が选ばれる。贬翱滨笔は、ユビキチン化を担う酵素の一つである。贬翱滨笔の酵素活性は、特别なユビキチン锁の形态(直锁型ユビキチン锁)を决定できる唯一の酵素として知られる。贬翱滨笔酵素による直锁型ユビキチン锁の诱导が、炎症性の细胞内シグナル伝达に重要な働きをしている。

 

论文情报

タイトル:
着者名:
Lilian M. Fennell1, Carlos Gomez Diaz1, Luiza Deszcz1, Anoop Kavirayani, David Hoffmann, Kota Yanagitani, Alexander Schleiffer, Karl Mechtler, Astrid Hagelkruys, Josef Penninger, Fumiyo Ikeda
掲载誌:
EMBO Journal
顿翱滨:
10.15252/embj.2019103303

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