【研究分野】分子生物学およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K19344 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ubiquitin / K63 / DNA / RNA / 核酸 / ポリユビキチン / E2 / pH / ユビキチン / 翻訳後修飾

【研究成果の概要】

K63Ub鎖は、環境変化・刺激応答などによる標的タンパク質の機能変換の惹起だけでなく、鎖自体もシグナルとして機能することから、細胞内では迅速かつ正確な鎖形成の制御がなされていると考えられる。しかしK63Ub鎖の形成にはE2酵素Ubc13/Mms2複合体が必須であるが、伸長の分子メカニズムは未解明の部分が多い。我々はin vitroにおいて核酸（RNAやssDNA）がE3非依存的にK63Ub鎖形成を促進することを発見していた。本研究ではこの反応の分子メカニズムに着目した。解析の結果、E2がpH変化によって核酸に結合し、核酸ーE2複合体がUb鎖伸長の足場となり反応が進行する可能性を明らかにした。

【研究の社会的意義】

Ub鎖の形成促進は、これまでE3酵素によってのみ触媒されると考えられてきた。しかしE3がどのようなメカニズムでUb鎖の伸長を促進しているかの詳細は未解明の部分が多い。我々はK63Ub鎖伸長の活性本体であるE2に着目し、E2の活性を上昇するメカニズムを探索した。その結果、核酸が直接E2と結合し、構造体としてK63Ub鎖の形成を促進することを生化学解析や高速AFMを用いた１分子解析から明らかにした。反応メカニズムの解明はUb分野への貢献が大きく、pHによるタンパク質の活性制御は酵素学的にも意義が高い。DNA、RNAに関わる細胞内機構を中心に、pH変化による制御機構という新しい分野を見出した。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2019-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)