大腸菌ATP依存性プロテアーゼLonおよびHslVUの基質切断機構

• Project/Area Number: 17770116
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (2006-2007); Tokyo University of Pharmacy and Life Science (2005)
• Principal Investigator: 西井 亘 The Institute of Physical and Chemical Research, タンパク質基盤研究グループ, 研究員 (30287461)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: ATP依存性プロテアーゼ / プロテオリシス / 基質特異性 / X線結晶構造 / 大量発現 / 部位特異的変異 / リボソームタンパク質

Research Abstract

ATP依存性プロテアーゼLonとHs1VUは,細胞内基質を分解する際に,その構造的・機能的に重要な部位を優先的に分解することが,本研究者の従来の研究によって明らかとなっている(Nishii, et. al.(2002)Eur.J.Biochem.269,451-457,Nishii&Takahashi(2003)FEBS Lett.553,351-354,Nishii et. al.(2005)FEBS Lett.579,6846-6850).このことは,基質の機能を迅速かつ完全に抑制する上で,極めて効果的であると考えられる.本研究は,このような特異な基質分解がどのような分子機構によるのか,LonおよびHslVUによる基質分解過程を比較検討することにより,解明することを目的とし,研究を行った.その結果,両酵素はATP依存的に基質蛋白質の高次構造をunfold基質した後に,基質を平均9残基程度のペプチドにプロセッシブ分解することが示された.また,LonはHslVUと異なり,無機ポリリン酸によって,基質特異性と4次構造が変化することが示された.これらの結果について構造生物学的見地からも検討するため,未だ立体構造が明らかでないLonの結晶化スクリーニングを行ったところ,有望な結果を得ることができた.また,超遠心分析を行ったところ,Lonの会合状態が,マグネシウムイオンにより制御されることが明らかになった.以上の結果は,ATP依存性プロテアーゼの分子性状の普遍性と多様性を理解する上で重要な新規の知見であり,今後さらに詳細な研究を行う上での礎となる成果であるといえる.

Research Products

• [Journal Article] The effects of mutations in the carboxyl-teminal region on the catalytic activity of Escherichi a coli signal peptidase I. (2008)
  • Author(s): Kim YT, Yoshida H, Kojima M, Kurita R, Nishii W, Muramatsu T, Ito H, Park SJ, Takahashi K.
  • Journal Title: Journal of Biochemistry 143 Pages: 237-242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substrate Specificities of Porcine and Bovine Enterpeptidases toward the Peptide Val-(Asp)4-Lys-Ile-Val-Gly and Its Analogs (2008)
  • Author(s): Kim, Y.-T., Nishii, W., Matsushima, S., Inoue, H. Ito, H. Park S.-J. and Takahashi, K.
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cleavage mechanism of ATP-dependent Lon protease toward ribosomal S2 protein (2005)
  • Author(s): Nishii, W., Suzuki, T., Nakada, M., Kim, Y.-T., Muramatsu, T., Takahashi, K.
  • Journal Title: FEBS Letters 579 Pages: 6846-6850
• [Presentation] Cleavage mehcanisms of ATP-dependent Lon and HslVU proteases (2007)
  • Author(s): Nishii, W., Muramatsu, T., Kim, Y.-T., Yokoyama, S. and Takahashi, K.
  • Organizer: 5th General meeting of the International Proteolysis Society
  • Place of Presentation: Patras, Greece
• [Presentation] ATP依存性プロテアーゼLonおよびHslVUの基質分解機構 (2007)
  • Author(s): 西井亘, 村松知成, 金龍泰, 横山茂之, 高橋健治
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] SARSコロナウィルス3CLプロテアーゼプロ体の活性化メカニズム (2007)
  • Author(s): 金龍泰, 王宏飛, 竹本千重, 西井亘, 村松知成, 横山茂之
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] SARSコロナウィルス3CLプロテアーゼの基質認識メカニズム (2007)
  • Author(s): 金龍泰, 王宏飛, 竹本千重, 西井亘, 村松知成, 横山茂之
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Patent(Industrial Property Rights)] ウィルスプロテアーゼ生産方法 (2007)
  • Inventor(s): 横山茂之, 村松知成, 金龍泰, 西井亘
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人理化学研究所
  • Industrial Property Number: 2007-003242
  • Filing Date: 2007-11-22