光合成生物の高温ストレス応答と熱ショック蛋白質

• Project/Area Number: 07251202
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 檜山 哲夫 埼玉大学, 理学部, 教授 (20125892)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仲本 準 埼玉大学, 理学部, 助教授 (30192678)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 1995: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 熱ショック蛋白質 / ランソウ / 好熱性生物 / シャペロニン / 遺伝子 / HSP60 / GroEL / groEL

Research Abstract

groEL1及びgroEL2の大腸菌欠損株への導入:大腸菌のHSP60(GroEL)欠損株にgroEL1及びgroEL2を導入した導入株を30°Cで培養し、破砕抽出した粗抽出液のSDS-PAGE像には導入前の欠損株と比べていずれも60kDa付近のバンドの増加が見られた。これらのバンドについてはN-末端アミノ酸配列の分析からそれぞれS.vulcanusのGroEL1及びGroEL2蛋白であることを確認した。次にこれらの導入株について温度感受性を調べた結果、groEL1導入株では、Wild株と同じく42°Cでの生育が見られるようになったが、groEL2導入株では、この温度での生育が見られなかった。これらのことから以下の結論を得た。a)S.vulcanusのGroEL1蛋白は大腸菌のGroEL蛋白の代替蛋白として高温度耐性に機能を発揮できる。b)S.vulcanusのGroEL2蛋白は大腸菌のGroESとComplexを形成しないかあるいはしても高温耐性に寄与できないため大腸菌のGroELの代替蛋白とはなり得ない。c)大腸菌の熱ショック誘導系がS.vulcanusの熱ショックプロモータ配列(かなりの相同性がある)を認識して働くことから類似のメカニズムが存在する可能性が高い。
2種のHSP60蛋白の単離と性質:S.vulcanusにおいて熱ショックによって大量に蓄積するGroEL1蛋白を硫安分画と疎水クロマトグラフィーで単離した。この標品は通常のHSP60に共通している14量体を形成しておらず推定分子量は2量体を示唆した。
HSP16蛋白の単離と性質:S.vulcanus細胞の粗抽出液をSDS-PAGEで分析すると50°Cではほとんど見えないが、63°Cでは顕著に顕れる16kDa付近のバンドがありHSP16と命名した。同様なバンドは常温性ランソウSynechocysitis sp.PCC6803においても見られ、両者のN-末端アミノ酸配列はかなりの相同性をもっていることが分かった。分子量は20数万と推定され、10数個の分子量1万5千程度のサブユニットから構成されている複合体と考えられる。精製を進めてSDS-PAGEでほぼ単一のバンドを示す標品を得た。蛋白分解酵素で切断して得られた断片で得られた内部のアミノ酸配列の一部が、これまで知られる高等植物及び酵母の小分子量HSPの配列とかなり相同性があることが分かった。また変性酵素蛋白の活性回復を促進する活性がみられた。