ヒトの有糸分裂タンパク質複合体の系統的なリン酸化解析

Sci. Signal., 8 November 2011
Vol. 4, Issue 198, p. rs12
[DOI: 10.1126/scisignal.2001993]

Björn Hegemann^1*†, James R. A. Hutchins^1*‡, Otto Hudecz^1,2, Maria Novatchkova^1,2, Jonathan Rameseder³, Martina M. Sykora¹, Sihan Liu^3§, Michael Mazanek^1,2, Péter Lénárt^1,4, Jean-Karim Hériché⁴, Ina Poser⁵, Norbert Kraut⁶, Anthony A. Hyman⁵, Michael B. Yaffe^3,7, Karl Mechtler^1,2, and Jan-Michael Peters^1||

¹ Research Institute of Molecular Pathology, Dr. Bohr-Gasse 7, 1030 Vienna, Austria.
² Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences, Dr. Bohr-Gasse 3, 1030 Vienna, Austria.
³ Departments of Biology and Biological Engineering, Koch Institute for Integrative Cancer Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.
⁴ European Molecular Biology Laboratory, Meyerhofstrasse 1, 69117 Heidelberg, Germany.
⁵ Max Planck Institute for Molecular Cell Biology and Genetics, Pfotenhauerstrasse 108, 01307 Dresden, Germany.
⁶ Boehringer Ingelheim RCV GmbH & Co KG, Dr. Boehringer-Gasse 5-11, 1121 Vienna, Austria.
⁷ Department of Surgery, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, 330 Brookline Avenue, Boston, MA 02215, USA.

^* These authors contributed equally to this work.

† Present address: Institute of Biochemistry, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Schafmattstrasse 18, CH-8093 Zürich, Switzerland.

‡ Present address: CNRS Institute of Human Genetics, 141 rue de la Cardonille, 34396 Montpellier, France.

§ Present address: Computation and Systems Biology, Singapore-MIT Alliance, 4 Engineering Drive 3, Singapore 117576, Republic of Singapore.

To whom correspondence should be addressed. E-mail: peters@imp.ac.at

要約：有糸分裂の進行は、正確な染色体分離にとって必要である主要な構造的変化および生理学的変化を調節する多数のタンパク質複合体に依存する。有糸分裂過程の大部分（全部ではないが）は、リン酸化によってタンパク質の活性を制御する一群の有糸分裂プロテインキナーゼによる調節を受ける。細胞分裂の際に起こる多くのリン酸化イベントは、プロテオーム規模の質量分析研究において同定されているが、これらのリン酸化部位が有糸分裂タンパク質複合体内でどのように分布しているか、またどのキナーゼがこれらのリン酸化部位を生み出すかに関する情報はほとんどない。今回われわれは、タンパク質の系統的アフィニティー精製と質量分析を組み合せて用いて、100以上の有糸分裂タンパク質複合体において1818ヶ所のリン酸化部位を同定した。多くの複合体において、リン酸化部位は少数のサブユニットに集中していたことから、これらのサブユニットが「配電盤（switchboard）」として働き、複合体内でキナーゼ調節シグナルを中継することが示唆された。その結果に基づくバイオインフォマティクス解析によって、これらの部位のほとんどについて、可能性のあるキナーゼと基質の関係が確認された。主要な有糸分裂調節複合体について引き続き行った詳細な分析では、オーロラキナーゼB（AURKB）阻害薬ヘスペラジン（Hesperadin）と新規のポロ様キナーゼ（PLK1）阻害薬BI 4834を用い、41のタンパク質上の172ヶ所のリン酸化部位についてキナーゼ依存性が確認された。Scansiteモチーフ予測を用いた細胞レベルの研究結果と組み合せることによって、われわれはAURKBまたはPLK1の直接の基質候補として6つのタンパク質上の14ヶ所の部位を同定することができた。

B. Hegemann, J. R. A. Hutchins, O. Hudecz, M. Novatchkova, J. Rameseder, M. M. Sykora, S. Liu, M. Mazanek, P. Lénárt, J.-K. Hériché, I. Poser, N. Kraut, A. A. Hyman, M. B. Yaffe, K. Mechtler, J.-M. Peters, Systematic Phosphorylation Analysis of Human Mitotic Protein Complexes. Sci. Signal. 4, rs12 (2011).