細胞：ミトコンドリア脱分極に応答したPARKIN依存性ユビキチロームの全体像
Nature 496, 7445 doi: 10.1038/nature12043
PARKINユビキチンリガーゼ（別名PARK2）とその調節キナーゼPINK1（別名PARK6）は、ミトコンドリアの恒常性やマイトファジーに中心的な役割を担っており、家族性若年性パーキンソン病では変異していることが多い。PARKINは、ミトコンドリアの脱分極が起こると、PINK1の作用を介してミトコンドリア外膜（MOM）に動員され、MOM上でタンパク質のポリン、mitofusinおよびMiroをユビキチン化できるが、PARKINの基質の完全なレパートリー［PARKIN依存性のユビキチローム（ubiquitylome）］はまだよく解明されていない。本研究では、定量的なdiGly捕捉プロテオミクス（diGly）を用いて、ミトコンドリア脱分極に応答したPARKIN依存性標的修飾のユビキチン化部位特異性およびトポロジーを解明した。多数のタンパク質において動的に調節される数百個のユビキチン化部位が同定され、それらの部位はMOMタンパク質に非常に多く存在していたことから、PARKINはミトコンドリアのプロテオームのユビキチン化状態を急激に大きく変化させることが示される。相補的相互作用プロテオミクスを用いることで、PARKINが脱分極依存的に、多数のMOM標的、オートファジー受容体およびプロテアソームと会合することが明らかになった。これらの会合は、PARKINの活性部位の残基であるC431（パーキンソン病患者ではここに変異が見られる）の変異により、大きく障害される。構造解析およびトポロジー解析から、脊椎動物およびキイロショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）のMOMタンパク質で、細胞質ドメインのPARKIN依存性ユビキチン化部位が広く保存されていることが明らかになった。これらの研究は、PINK1–PARKIN経路がミトコンドリアの恒常性を支えるためにプロテオームを再改造する仕組みの理解に役立つ。
