論文）CORONATINE INSENSITIVE1タンパク質の安定性

The Arabidopsis F-Box Protein CORONATINE INSENSITIVE1 Is Stabilized by SCF^COI1 and Degraded via the 26S Proteasome Pathway
Yan et al.  The Plant Cell (2013) 25:486-498.
doi:10.1105/tpc.112.105486

F-boxタンパク質のCORONATINE INSENSITIVE1（COI1）はジャスモン酸イソロイシン（JA-Ile）受容体として機能し、Cullin1（CUL1）とArabidopsis Skp1-like1（ASK1）と共にユビキチンE3リガーゼSCF^COI1複合体を形成する。COI1がJA-Ileを受容すると、SCF^COI1はjasomonate ZIM-domain（JAZ）タンパク質をユビキチン化し、ユビキチン化されたJAZタンパク質は26Sプロテアソームによって分解される。JAZタンパク質の分解は、JAシグナル伝達に関与している転写因子を活性化させ、JA応答を引き起こす。したがって、COI1はJAZタンパク質量を制御することでJAシグナル伝達を調節している。しかしながら、COI1タンパク質自身の制御については明らかとなっていない。中国 精華大学-北京大学 生命科学連合中心のXie らは、シロイヌナズナのCOI1タンパク質量が各種植物ホルモン処理によって変化するかを調査し、そのような処理によってCOI1タンパク質量は減少することはなく安定していることを見出した。COI1タンパク質と相互作用をするタンパク質がCOI1の安定性に関与しているかを調査したところ、ASK1とCUL1は共にCOI1の安定性にとって重要であることがわかった。axr6-1 変異体やaxr6-2 変異体ではCUL1タンパク質の111番目のPhe残基が他のアミノ酸に置換してASK1と相互作用ができなくなり、SCF^COI1複合体が形成されなくなるが、これらの変異体ではCOI1タンパク質量が減少していた。よって、SCF^COI1複合体の形成がCOI1タンパク質の安定性にとって重要であることが示唆される。COI1 を過剰発現させた形質転換体のCOI1タンパク質量は野生型と同等であり、COI1タンパク質量は転写後の制御を受けていると考えられる。COI1 を過剰発現させたask1 変異体やarx6 変異体でのCOI1タンパク質量は大きく減少していた。このことからも、COI1は転写後制御を受けており、SCF^COI1コアサブユニットであるASK1とCUL1がCOI1を安定化させていることが示唆される。COI1 過剰発現個体粗抽出液でのCOI1タンパク質の安定性はプロテアソーム阻害剤のMG132やPS341を添加することで高まり、非特異的なプロテアーゼ阻害剤は安定性に変化をもたらさなかった。ユビキチン/プロテアソーム系によるタンパク質の分解はATPを必要とする過程であるので、粗抽出液にATPを添加したところ、COI1の分解がより高まった。また、26Sプロテアソームの重要なコンポーネントの1つであるRPT5aの機能喪失変異体ではCOI1タンパク質量が増加していた。以上の結果から、COI1は26Sプロテアソーム系によって分解されると考えられる。F-boxモチーフを欠いたCOI1タンパク質は野生型植物由来の粗抽出液、coi1 変異体の粗抽出液のどちらにおいても速やかに分解されることから、COI1の分解はSCF^COI1とは別の経路を経て26Sプロテアソーム系によって分解されると考えられる。MG132処理したCOI1 過剰発現個体から単離したCOI1タンパク質を分解し、LC-MS/MS解析を行なってユビキチン化されるアミノ酸残基の探索を行なったところ、297番目のLys残基が同定された。そこで、このアミノ酸残基をAlaに置換したCOI1タンパク質の安定性を見たところ、通常のCOI1タンパク質よりも安定性が増していることがわかった。したがって、297番目のLys残基がプロテアソーム系による分解に関与しているユビキチン化部位であると考えられる。