中国科学院上海有機化学研究所生物化学交差研究センターのDai-Chao Xu氏のチームは、Molecular Cell誌に「PARP5AとRNF146の相分離がRIPK1-依存性ネクロプトーシスを抑制する」と題する研究論文を発表しました。
この研究では、プログラム壊死の新たな死のチェックポイントが報告され、このチェックポイントが相分離の形でプログラム壊死を制御する分子メカニズムが明らかにされています。
本研究では、PARP5AおよびRNF146タンパク質が共分画を通じて活性化RIPK1-K376遺伝子座のポリADPリボシル化（PARylation）依存性ユビキチン化修飾（PARdU）を促進することでプログラム壊死の発生を防ぐ分子メカニズムを明らかにしました。
この研究では、RIPK1がTNF-RSCの通常のチェックポイントによって阻害されない場合、例えばK376遺伝子座が正常にユビキチン化されていない場合、RIPK1のこの部分が活性化され、変性によって接合タンパク質TAX1BP1をリクルートし、それがさらに機能的PARP5AおよびRNF146タンパク質複合体を活性化RIPK1にリクルートし、PARP5Aを介したPARylationとRNF146-を介したPARdU修飾がそれぞれ活性化RIPK1のK376部位でユビキチン鎖を連結し、プロテアソームによって分解され、プログラム壊死の発生を防ぐことがわかりました。
しかし、PARP5Aと相同なタンパク質であるPARP5Bは、以前の研究でPARP5Aと全く同じ機能を持つことが示されていました。両者のアミノ酸配列と構造は非常に類似しているため、かつては機能的に重複していると考えられていました。しかし、研究者らは、PARP5BがPARP5Aのようにプログラム壊死を制御しないことを発見しました。さらに分析したところ、PARP5Aは、典型的な無秩序構造ドメイン（IDR）であるPARP5Bと比較して、N末端に未知の機能の追加のHPS構造ドメインを持っていることが明らかになりました。IDRは特定の機能のためにタンパク質を相分離させる可能性があるため、研究者らは、PARP5AとRNF146がプログラム壊死の開始時に共相分離を起こすことができ、PARP5AのHPS構造ドメインに依存していることを発見しました。HPSドメインがPARP5Bタンパク質に人工的に付着している場合、PARP5Bも相分離を起こし、プログラム壊死を制御します。 最後に、研究者らは、PARP5AとRNF146の共分離によりそれらの局所濃度が上昇することを実証しました。これは、PARP5Aが触媒するRIPK1 PARylationの修飾と、それに続くRNF146-が触媒するPARdUの修飾に不可欠です。
PARP5AとRNF146の新規細胞死チェックポイントが相分離を介してプログラム壊死を制御する分子メカニズムのモデル
全体として、この研究は、相分離と RIPK1- 媒介プログラム壊死を初めて関連付け、RIPK1-K376 遺伝子座における相分離誘発 PARdU 修飾が代替細胞死チェックポイントとして重要であることを概念化しています。この研究は、細胞死経路の相分離制御のより新しいメカニズムの発見を促し、細胞死介入に基づく薬剤開発のための新しいアイデアを提供します。
中国科学院生物化学交差研究センターの研究員である徐大超氏が本論文の責任著者であり、同センターの博士課程学生である侯寿喬氏と蘇州大学の准教授である張建氏が本論文の共同第一著者である。中国科学院生物化学交差研究センターの袁俊英教授と劉聯研究員は本研究に多大な協力をしてくれた。
