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小胞体モデル異常タンパク質Dproに
対するO型糖鎖付加の試験管内再構成
小胞体品質管理

                リボソーム
      mRNA              サイトゾル
                                  プロテアソーム
       Sec61p            Sec61p


       タンパク質
小胞体

                        修復



                             異常タンパク質
             正常タンパク質



                                  ゴルジ体以降へ
小胞体品質管理
                             小胞体関連分解
                リボソーム         (ERAD)
      mRNA              サイトゾル
                                  プロテアソーム
       Sec61p            Sec61p


       タンパク質
小胞体

                        修復



                             異常タンパク質
             正常タンパク質



                                  ゴルジ体以降へ
O型糖鎖付加
サイトゾル


Sec61p        Pmt




小胞体内腔
              M:マンノース




    異常タンパク質
O型糖鎖付加
サイトゾル

                                in vivo   in vitro
Sec61p        Pmt
                        DGpaF     ○         ○
                        Dpro      ○
小胞体内腔
              M:マンノース




    異常タンパク質
O型糖鎖付加
サイトゾル

                                in vivo   in vitro
Sec61p        Pmt
                        DGpaF     ○         ○
                        Dpro      ○
小胞体内腔
              M:マンノース
                              本研究の目的
                        モデル異常タンパク質
                        Dproを基質とした
                        ERAD/O型糖鎖付加の
    異常タンパク質             in vitro再構成
in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系
pDGpaF
ミクロソーム




    Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系
pDGpaF
ミクロソーム                pDGpaF
                      Sec61p
                                              ミクロソーム
                          DGpaF




    Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系
pDGpaF
ミクロソーム                pDGpaF
                      Sec61p
                                              ミクロソーム
                          DGpaF




        サイトゾル
                                               プロテアソーム


  + サイトゾル画分
  + ATP再生系




    Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系
pDGpaF
ミクロソーム                pDGpaF
                      Sec61p
                                              ミクロソーム
                          DGpaF


                                                                         ERAD
                                                                         O型糖鎖付加
        サイトゾル
                                               プロテアソーム
                                                                                 Pmt
  + サイトゾル画分                                   30℃                                MMM
  + ATP再生系                                    インキュベート



                                                                             M:マンノース
    Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
pDproのin vitro翻訳反応


             pDGpaF             pDpro

  泳動量      2 ml   4 ml   2 ml       4 ml

46.0 kDa


30.0 kDa


20.5 kDa
pDproの翻訳終了後の膜透過反応

 トリプシン                  -                         +                     +
Triton X-100            -                         -                     +
        min    0   10       30    60     0   10       30 60    0   10   30   60


   pDpro




                                 リボソーム

                   mRNA


                                 pDpro                 pDpro
                                         Sec61p
pDproの翻訳終了後の膜透過反応

 トリプシン                  -                         +                     +
Triton X-100            -                         -                     +
        min    0   10       30    60     0   10       30 60    0   10   30   60


   pDpro




                                 リボソーム

                   mRNA


                                 pDpro                 pDpro
                                         Sec61p
pDproの翻訳と共役した膜透過反応
 トリプシン                   -                           +                    +
Triton X-100             -                           -                    +
          min   0   10       30   60     0      10       30 60   0   10       30   60

  pDpro
   Dpro



                                              リボソーム
                                  mRNA

                                       Sec61p


                                             Dpro
Dproのin vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay
                        野生株由来のミクロソーム

 トリプシン                  -              +            +
Triton X-100            -              -            +
chase (min)         0 10 30 60    0 10 30 60 0    10 30 60

   pDpro
    Dpro


               120
               100
                                                          Dpro
         Dproの存在量




                80
                                                          スメアバンド
                60
         (%)




                40
                20

                    0   10   20   30   40   50   60 min
Dproのin vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay
                        野生株由来のミクロソーム

 トリプシン                  -              +            +
Triton X-100            -              -            +
chase (min)         0 10 30 60    0 10 30 60 0    10 30 60

   pDpro
    Dpro


               120
                                                          合計量
               100
                                                          Dpro
         Dproの存在量




                80
                                                          スメアバンド
                60
         (%)




                40
                20

                    0   10   20   30   40   50   60 min
Dproのin vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay
                          Dpmt2株由来のミクロソーム

 トリプシン                    -              +             +
Triton X-100              -              -             +
chase (min)           0 10 30 60 0 10 30 60        0 10 30 60

   pDpro
    Dpro


                120
                100
           Dproの存在量




                  80                                            Dpro
                  60
           (%)




                  40
                  20

                      0   10   20   30   40   50    60 min
本研究のまとめ
1. in vitroにおいて、Dproを翻訳と共役した
   膜透過反応によってミクロソームに
   取り込ませることに成功した。
2. in vitroアッセイにおいても、Dproは
   Pmt2p依存でO型糖鎖付加された可能性が
   考えられた。
3. DproがERADでの分解が起こらなかったのは
   in vitroでは、DGpaFの場合でもERADでの
   分解効率が低く、O型糖鎖付加の方が進行
   しやすいことと一致する。

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  • 2. 小胞体品質管理 リボソーム mRNA サイトゾル プロテアソーム Sec61p Sec61p タンパク質 小胞体 修復 異常タンパク質 正常タンパク質 ゴルジ体以降へ
  • 3. 小胞体品質管理 小胞体関連分解 リボソーム (ERAD) mRNA サイトゾル プロテアソーム Sec61p Sec61p タンパク質 小胞体 修復 異常タンパク質 正常タンパク質 ゴルジ体以降へ
  • 4. O型糖鎖付加 サイトゾル Sec61p Pmt 小胞体内腔 M:マンノース 異常タンパク質
  • 5. O型糖鎖付加 サイトゾル in vivo in vitro Sec61p Pmt DGpaF ○ ○ Dpro ○ 小胞体内腔 M:マンノース 異常タンパク質
  • 6. O型糖鎖付加 サイトゾル in vivo in vitro Sec61p Pmt DGpaF ○ ○ Dpro ○ 小胞体内腔 M:マンノース 本研究の目的 モデル異常タンパク質 Dproを基質とした ERAD/O型糖鎖付加の 異常タンパク質 in vitro再構成
  • 7. in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系 pDGpaF ミクロソーム Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
  • 8. in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系 pDGpaF ミクロソーム pDGpaF Sec61p ミクロソーム DGpaF Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
  • 9. in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系 pDGpaF ミクロソーム pDGpaF Sec61p ミクロソーム DGpaF サイトゾル プロテアソーム + サイトゾル画分 + ATP再生系 Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
  • 10. in vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay系 pDGpaF ミクロソーム pDGpaF Sec61p ミクロソーム DGpaF ERAD O型糖鎖付加 サイトゾル プロテアソーム Pmt + サイトゾル画分 30℃ MMM + ATP再生系 インキュベート M:マンノース Reference McCracken, A.A., and Bordsky, J.L. (1996). J. Cell Biol. 132, 291-298.
  • 11. pDproのin vitro翻訳反応 pDGpaF pDpro 泳動量 2 ml 4 ml 2 ml 4 ml 46.0 kDa 30.0 kDa 20.5 kDa
  • 12. pDproの翻訳終了後の膜透過反応 トリプシン - + + Triton X-100 - - + min 0 10 30 60 0 10 30 60 0 10 30 60 pDpro リボソーム mRNA pDpro pDpro Sec61p
  • 13. pDproの翻訳終了後の膜透過反応 トリプシン - + + Triton X-100 - - + min 0 10 30 60 0 10 30 60 0 10 30 60 pDpro リボソーム mRNA pDpro pDpro Sec61p
  • 14. pDproの翻訳と共役した膜透過反応 トリプシン - + + Triton X-100 - - + min 0 10 30 60 0 10 30 60 0 10 30 60 pDpro Dpro リボソーム mRNA Sec61p Dpro
  • 15. Dproのin vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay 野生株由来のミクロソーム トリプシン - + + Triton X-100 - - + chase (min) 0 10 30 60 0 10 30 60 0 10 30 60 pDpro Dpro 120 100 Dpro Dproの存在量 80 スメアバンド 60 (%) 40 20 0 10 20 30 40 50 60 min
  • 16. Dproのin vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay 野生株由来のミクロソーム トリプシン - + + Triton X-100 - - + chase (min) 0 10 30 60 0 10 30 60 0 10 30 60 pDpro Dpro 120 合計量 100 Dpro Dproの存在量 80 スメアバンド 60 (%) 40 20 0 10 20 30 40 50 60 min
  • 17. Dproのin vitro ERAD / O型糖鎖付加 assay Dpmt2株由来のミクロソーム トリプシン - + + Triton X-100 - - + chase (min) 0 10 30 60 0 10 30 60 0 10 30 60 pDpro Dpro 120 100 Dproの存在量 80 Dpro 60 (%) 40 20 0 10 20 30 40 50 60 min
  • 18. 本研究のまとめ 1. in vitroにおいて、Dproを翻訳と共役した 膜透過反応によってミクロソームに 取り込ませることに成功した。 2. in vitroアッセイにおいても、Dproは Pmt2p依存でO型糖鎖付加された可能性が 考えられた。 3. DproがERADでの分解が起こらなかったのは in vitroでは、DGpaFの場合でもERADでの 分解効率が低く、O型糖鎖付加の方が進行 しやすいことと一致する。