人工ユビキチンリガーゼの分子設計法の開発─ユビキチン化活性に基づくがん診断に向けて─

抄録

生体内のユビキチン化反応は，不要なタンパク質の分解，DNA修復，シグナル伝達など多くの機能を担っている．そのユビキチン化反応を構成しているE2（ユビキチン結合酵素）は，白血病，乳がん，大腸がん等，様々ながん疾患と深く関与していることが知られている．将来的に，E2活性を高感度・定量的に捉えることができれば，E2をバイオマーカとして活用できるはずである．これまでに著者らは，簡便にE2活性を検出するために，人工的なユビキチンリガーゼ（ARF）を分子設計・作製し，そのARFを活用する新しい検出システムを独自に研究してきた．ARFは，ユビキチン化反応に含まれるE3（ユビキチンリガーゼ）の活性部位（α-ヘリックス領域）を50残基程度のペプチドに移植して作製されるキメラ分子である．E3の活性部位のみを持つARFは，元のE3の分子サイズに比べ極めて小さくなっている．この分子設計法をα-ヘリックス領域置換法と名付けた．ARFは特異的なE2結合能を有し，また，それ自身が基質となってユビキチン化される機能を有する．したがって，ARFを用いることで，基質の同定を必要とせずに，E2活性を簡便に検出できる．本稿では，このARFの分子設計法，及びその立体構造，機能的な特徴について概説する．また，実践例として，抗がん剤ボルテゾミブを作用させたヒト急性前骨髄性白血病（NB4）において，ARFの検出システムを活用するE2活性の検出法についても紹介する．