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

• 研究課題/領域番号: 17049009
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円); 2006年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2005年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
• キーワード: 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

研究概要

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。

研究成果

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