蛋白質のスローフォールディングにおける水の役割

• Project/Area Number: 18031013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 水口 峰之 University of Toyama, 大学院・医学薬学研究部, 准教授 (30332662)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥5,200,000); Fiscal Year 2007: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2006: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: タンパク質 / フォールディング / 中間体 / NMR / キメラタンパク質 / スピンラベル / キメラ

Research Abstract

超好熱菌PCPと中温菌PCPのキメラタンパク質を作製し安定性やアンフォールディング速度について調べた。超好熱菌PCPと中温菌PCPの立体構造を比較すると、超好熱菌PCPのC末端領域にはαヘリックスが2本(α5とα6)あるが、中温菌PCPではヘリックスの一部がループ構造になっている。そこで、超好熱菌PCPの異常に遅いアンフォールディングはC末端構造の違いによると予想し、数種類のキメラタンパク質を作製し実験を行った。超好熱菌PCPの174-208残基を中温菌PCPにしたキメラでは大きく不安定化したが、174-183残基だけを中温菌PCPに変えたキメラでは不安定化の程度はかなり小さかった。また、174-208残基を中温菌PCPにしたキメラではアンフォールディング速度が著しく増加した。したがって、超好熱菌PCPの高い熱安定性と異常に遅いアンフォールディングはC末端に位置する174-208残基の構造によることが明らかになった。
また、超好熱菌PCPのC末端半分に相当する113-208残基のフラグメントPCP(113-208)を作製し、NMRによってその特徴を調べた。その結果、PCP(113-208)はマイクロ〜ミリ秒で運動しておりコンフォメーション交換の状態にあることがわかった。次に、さまざまな濃度の尿素存在下でPCP(113-208)の^1H-^<15>N HSQCを測定し変性過程について調べた。スペクトル上で分離していた複数のピークについて強度と^<15>Nケミカルシフトをプロットしたところ、PCP(113-208)の尿素変性は非協同的で徐々に起こることが示された。以上の結果から、超好熱菌PCPのフォールディングでは、フォールディング初期にC末端半分だけがモルテングロビュール様の構造をもつ中間体(D1状態)となり、その中間体は非協同的な相互作用によって安定化されていることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Role of C-terminal α-helix of pyrrohdone carboxyl peptidase from a hyperthermophile in folding and stability. (2007)
  • Author(s): Iimura, S., et. al.
  • Journal Title: Biochemistry 46 Pages: 3664-3672
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ER quality control regulates the fate of transthyretin variants in the cell. (2007)
  • Author(s): Sato, T., et. al.
  • Journal Title: EMBO Journal 26 Pages: 2501-2512
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Destabilization of transthyretin by pathogenic mutations in the DE loop. (2007)
  • Author(s): Takeuchi, M., et al.
  • Journal Title: PROTEINS : Structure, Function, and Bioinformatics 66・3 Pages: 716-725
• [Journal Article] N-Terminal mutational analysis of the interaction between growth-blocking peptide (GBP) and receptor of insect immune cells. (2006)
  • Author(s): Watanabe, S., et al.
  • Journal Title: PROTEIN AND PEPTIDE LETTERS 13・8 Pages: 815-822
• [Journal Article] Preparation and observation of fresh-frozen sections of the green fluorescent protein transgenic mouse head. (2006)
  • Author(s): Tada, T., et al.
  • Journal Title: Acta Histochemica et Cytochemica 39・2 Pages: 31-34
• [Journal Article] Reinvestigation into the ring-opening process of monochloroethylene oxide by quantum chemical calculations. (2006)
  • Author(s): Shinoda, H., et al.
  • Journal Title: International Journal of Quantum Chemistry 106・4 Pages: 952-959
• [Journal Article] Biosensor recognition of thyroid-disrupting chemicals using transport proteins. (2006)
  • Author(s): Marchesini, G. R., et al.
  • Journal Title: Analytical Chemistry 78・4 Pages: 1107-1114
• [Journal Article] Chromium (III) ion and thyroxine cooperate to stabilize the transthyretin tetramer and suppress in vitro amyloid fibril formation. (2006)
  • Author(s): Sato, T., et al.
  • Journal Title: FEBS Letters 580・2 Pages: 491-496
• [Presentation] 全長pyrrolidone carboxyl peptidaseの中間体構造とC末端フラグメントの立体構造 (2007)
  • Author(s): 竹内誠, 水口峰之, 油谷克英, 森佳洋, 篠田裕之, 河野敬一.
  • Organizer: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(仙台市)
  • Year and Date: 2007-05-26
• [Presentation] 超好熱菌由来pyrrolidone carboxyl peptidaseの野生型と変異体A199Pの立体構造と変性機構の比較 (2007)
  • Author(s): 飯村哲史, 梅嵜太郎, 坂本恵子, 岡崎伸生, 竹内誠, 水口峰之, 小笠原京子, 野田康夫, 瀬川新一, 油谷克英.
  • Organizer: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(仙台市)
  • Year and Date: 2007-05-26