特集 : ユビキチン抗体
ユビキチンと細胞調節機能
目次 |
背景
ユビキチンおよびユビキチン様タンパク質（1）は、様々な生物学的現象ならびに病理学的現象の調節に関与することが示されており、現在では生理学および医学分野でその重要性が認められています。
ユビキチン（2）は、76残基のアミノ酸からなるタンパク質で、すべての真核生物で高度に保存されています。驚くことに、ヒトと酵母のユビキチンでは、95％以上の相同性を示します。細胞内における基本的なユビキチンの役割に関する研究は、2004年 ノーベル化学賞が授与されています（3）。ユビキチンは、単一分子として、または連続するユビキチン分子が特定のイソペプチド結合を介して連結したポリマー鎖の形態で、基質タンパク質に結合します。ユビキチンが基質に結合されると、76残基のアミノ酸からなるユビキチンはさらなる修飾を受け、「ユビキチンコード」（4）とも呼ばれる、多様なシグナルから多彩な機能を発揮します。
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図1. ユビキチン抗体（カタログ番号: 10201-2-AP、希釈倍率 1:50）を用いた、ヒト卵巣腫瘍（パラフィン包埋切片）の免疫組織化学染色 （40X） |
タンパク質のユビキチン化
タンパク質のユビキチン化（5）は、ユビキチン分子中のリジン（Lys、K）残基のみに対し、標的タンパク質を特異的に転移させる翻訳後修飾プロセスです。ユビキチンと基質の結合は、ユビキチン活性化酵素（E1）、ユビキチン結合酵素（E2）、およびユビキチン転移酵素（E3）の3つの異なる酵素を含む酵素カスケードを介して生じます（図2）。
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図 2. ユビキチン化システムの概要 |
ユビキチンは、分子中の7つのリジン（Lys、K）残基またはN末端部分をさらにユビキチン化され、複雑なトポロジーを持つポリユビキチン鎖を形成します。また、ユビキチンのリジン残基は、ユビキチン様分子（SUMOやNEDD8等）によってさらに修飾される場合があります。ユビキチンは、リジン（Lys）上のアセチル化、セリン（Ser)、スレオニン（Thr）または チロシン（Tyr）残基上のリン酸化を受け、それぞれの修飾によって異なるシグナル伝達を媒介します。
タンパク質の機能（6)、タンパク質の発現や局在に及ぼすユビキチン化の影響は、単一のユビキチン（モノユビキチン化）またはユビキチン鎖（ポリユビキチン化）がタンパク質に結合したかどうかに依存します（図3)。例えば、29番目のリジン（K29）と 48番目のリジン（K48）を介したポリユビキチン化は、26Sプロテアソームによるタンパク質分解を誘導する一方、モノユビキチン化は、エンドサイトーシス、DNA修復、または遺伝子発現変化を誘導します。
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図 3. MDA-MB-453s細胞をSDS-PAGE後、ユビキチン抗体（カタログ番号: 10201-2-AP、希釈倍率 1:600）を用いてウェスタンブロットを行った。 |
多くの研究成果が発表され、ユビキチンおよびユビキチン様タンパク質を介したタンパク質修飾の役割が理解され始めてきており、癌、メタボリックシンドローム、神経変性疾患（7）、筋ジストロフィー等の疾患にも関連することも報告されています。ユビキチン化は、細胞生存・分化、自然免疫 / 獲得免疫を含む、多くの生理機能で重要です。最近の研究成果からは、ユビキチンは、損傷したミトコンドリアを除去するために、マイトファジー（Mitophagy）や、（リン酸化）ユビキチン化ミトコンドリアで重要な役割を果たすことが報告されています（8、9）。
関連製品
| UBA52 | P62/SQSTM1 |
| UBD | NEDD4 |
| PSMD4 | UBC9 |
参考文献
- Ubiquitin modifications.
- The complete amino acid sequence of ubiquitin, an adenylate cyclase stimulating polypeptide probably universal in living cells.
- The Nobel Prize in Chemistry 2004
- The ubiquitin code.
- The ubiquitin system.
- Protein monoubiquitination and polyubiquitination generate structural diversity to control distinct biological processes
- Quantitative proteomics reveal a feedforward mechanism for mitochondrial PARKIN translocation and ubiquitin chain synthesis.
- Mechanisms of mitophagy.
- The ubiquitin kinase PINK1 recruits autophagy receptors to induce mitophagy.
