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A02　 選別輸送ゾーンの解析

S-アシル化修飾ゾーンによるシナプス機能制御

深田正紀
自然科学研究機構　生理学研究所

研究概要

S-アシル化(パルミトイル化)脂質修飾は、種を越えて保存された普遍的な翻訳後修飾で、タンパク質の輸送や機能を制御する。S-アシル化反応は他の脂質修飾とは異なり可逆反応であり、アシル化、脱アシル化両反応のバランスが外界刺激により制御されている。多種多様なS-アシル化タンパク質は、様々なオルガネラ膜や細胞膜に特異性をもって局在化するが、私共が見出したS-アシル化関連酵素(ZDHHCs, 23種)と脱S-アシル化酵素(APTs, ABHDsからなる6種)も多様な細胞内局在を示す。そこで私共は、“細胞内局所で、S-アシル化酵素と脱S-アシル化酵素が協調して形成する「S-アシル化修飾ゾーン」が、タンパク質の特異的かつ動的な局在制御を担う”という仮説を検証する。本研究では、神経細胞の高度に専門化した細胞膜領域であるシナプス膜をモデルとして、その形成と機能発現における「S-アシル化修飾ゾーン」の役割に着目する。具体的には、①S-アシル化修飾ゾーンの生理機能の解明、②S-アシル化修飾ゾーンの制御機構の解明により、S-アシル化ゾーンの実体とその調節機構を明らかにして、シナプス機能における役割を解明する。

S-アシル化基質タンパク質とその責任酵素の例

代表的な原著論文

  1. Cao, Y., Qiu, T., Kathayat, R., Azizi, S.A., Fukata, Y., Fukata, M., Rice, P., and Dickinson, B.C. (2019) ABHD10 is an S-depalmitoylase affecting redox homeostasis through peroxiredoxin-5. Nat. Chem. Biol. 15, 1232-1240.

  2. Boncompain, G., Herit, F., Tessier, S., Lescure, A., Del Nery, E., Gestraud, P., Staropoli, I., Fukata, Y., Fukata, M., Brelot, A., Niedergang, F., and Perez, F. (2019) Targeting CCR5 trafficking to inhibit HIV-1 infection. Science Advances 5, eaax0821.

  3. Yokoi, N.*, Fukata, Y.*, Sekiya, A., Murakami, T., Kobayashi, K., and Fukata, M. (2016) Identification of PSD-95 depalmitoylating enzymes. J. Neurosci. 36, 6431-6444.

  4. Fukata, Y., Dimitrov, A., Boncompain, G., Vielemeyer, O., Perez, F., and Fukata, M. (2013) Local palmitoylation cycles define activity-regulated postsynaptic subdomains. J. Cell Biol. 202, 145-161.

  5. Fukata, M., Fukata, Y., Adesnik, H., Nicoll, R.A., and Bredt, D.S. (2004) Identification of PSD-95 palmitoylating enzymes. Neuron 44, 987-996.

総説

  1. 平田哲也, 深田優子, 深田正紀（2018）パルミトイル化修飾酵素を軸とした神経機能研究. 生化学 90, 125-137.

  2. Fukata, Y., Murakami, T., Yokoi, N., and Fukata, M. (2016) Local palmitoylation cycles and specialized membrane domain organization. Curr. Top. Membr. 77, 97-141.

  3. Fukata, Y. and Fukata, M. (2010) Protein palmitoylation in neuronal development and synaptic plasticity. Nat. Rev. Neurosci. 11, 161-175.

  4. Iwanaga, T., Tsutsumi, R., Noritake, J., Fukata, Y., and Fukata, M. (2009) Dynamic protein palmitoylation in cellular signaling. Prog. Lipid Res. 48, 117-127.
  5. Fukata, Y., Iwanaga, T., and Fukata, M. (2006) Systematic screening for palmitoyl transferase activity of the DHHC protein family in mammalian cells. Methods 40, 177-182.