シャペロニンGroELのダブルリング構造の役割とキネシンとの類似性

• Project/Area Number: 17049009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田口 英樹 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教授 (40272710)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000); Fiscal Year 2006: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2005: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: シャペロン / シャペロニン / GroEL / フォールディング / キネシン / モータータンパク質 / 分子シャペロン / タンパク質

Research Abstract

シャペロニンGroELは2層のリングからなるタンパク質のフォールディングを助けるナノマシンである。微小管上を動くモータータンパク質であるキネシンとは機能が異なるが、GroELとキネシンの作用機構は思いの外、類似点がある。まず、GroELはATPによって大きく構造変化をするが、その構造変化のようすがモーター蛋白質と類似と考えられることがある。また、双頭キネシンが二つのヘッドを交互に動かしながら進んでいくように、GroELは二つのリングを交互にアクティブにしながら蛋白質のフォールディングを助ける。そのGroELの二つのリング間に仮想的にリンカーをつなげて横に並べてみる。すると、現在のGroELの作用機構サイクルはキネシンのそれと非常に似ていることがわかる。そこで、本研究ではGroELのダブルリングの意味を探りつつ、キネシンとGroELの作用機構を比較することで両蛋白質の理解を深めることを目的とする。
18年度はこれまでの結果を踏まえて、GroELの2つのリングでどのようにタンパク質のフォールディングが進行しているのか詳細に調べた。GroELのATP加水分解活性が極端に落ちる変異体D398Aなどを用いることにより、GroELの二つのリングそれぞれに基質となる変性タンパク質が結合しながらGroELのATPaseサイクルが進行することが明らかとなった。これは2つのリング間での協同性に関しての新しい知見となる。

Research Products

• [Journal Article] Chaperone properties of mammalian mitochondrial translation factor TU. (2007)
  • Author(s): Suzuki, H., Ueda, T., Taguchi, H., Takeuchi, N.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 282 Pages: 4076-4084
• [Journal Article] Dynamics of yeast prion aggregates in single living cells. (2006)
  • Author(s): Kawai-Noma, S., Ayano, S., Pack, C-G., Kinjo, M., Yoshida, M., Yasuda, K., Taguchi, H.
  • Journal Title: Genes to Cells 11 Pages: 1085-1096
• [Journal Article] Leu-309 plays a critical role in the encapsulation of substrate protein into the internal cavity of GroEL. (2006)
  • Author(s): Koike-Takeshita, A, Shimamura, T., Yokoyama, K., Yoshida, M., Taguchi, H.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281 Pages: 962-967
• [Journal Article] Semibiological molecular machine with an implemented "AND" logic gate for regulation of protein folding (2006)
  • Author(s): Muramatsu, S., Kinbara, K., Taguchi, H., Ishii, N., Aida, T.
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society 128 Pages: 3764-3769
• [Journal Article] Co-translational involvement of the chaperonin GroEL in the folding of newly translated polypeptides (2005)
  • Author(s): Ying, B.-W., Taguchi, H., Kondo, M., Ueda, T.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 280 Pages: 12035-12040
• [Journal Article] Chaperonin GroEL Meets the Substrate Protein as a "Load" of the Rings (review) (2005)
  • Author(s): Taguchi, H.
  • Journal Title: Journal of Bichemistry 137 Pages: 543-549
• [Book] タンパク質の一生 集中マスター (2007)
  • Author(s): 遠藤斗志也, 森和俊, 田口英樹
  • Total Pages: 146
  • Publisher: 羊土社