26Sプロテアソームによる巨大蛋白質複合体の選択的蛋白質分解機構解析

• Project/Area Number: 18054011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 水島 恒裕 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 助教 (90362269)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000); Fiscal Year 2007: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2006: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: プロテアソーム / 超分子複合体 / X線結晶構造解析 / 蛋白質分解 / 制御因子PA700

Research Abstract

26Sプロテアソームは分子量250万Daの巨大なプロテアーゼであり、触媒活性をもった20Sプロテアソームを中心に、制御因子複合体PA700が20Sプロテアソームの両端に2分子会合し超分子複合体を形成している。26Sプロテアソームはユビキチンの付加された細胞周期制御タンパク質や変性タンパク質を認識し特異的に分解する役割を担っており、巨大な複合体を形成することで特定タンパク質だけを、ATPを利用し高次構造をほどきながら効率よく分解する。
本研究では26SプロテアソームのX線結晶構造解析による立体構造の解明とその機能の解析を目指し、遺伝子組み換えを行った酵母を用いて26Sプロテアソームの発現、精製、結晶化を行った。26Sプロテアソームはその複合体形成や反応過程において種々のタンパク質の結合と解離が起こっており、それらの中には酵母の生存に必須でないタンパク質も含まれている。そのことから、これらのタンパク質を欠損させた酵母による発現系を用いて精製した26Sプロテアソーム複合体を使用し、電子顕微鏡による観測を行い均一な複合体状態を取っていることを確認した。現在、これらの組み換え26Sプロテアソームの結晶化を行っている。
さらに、複合体状態だけでなく26Sプロテアソームを構成する制御因子複合体PA700の精製も酵母より行っており、PA700の電子顕微鏡観測、結晶化条件検討を行っている。また、制御因子複合体PA700はシャペロンタンパク質と結合することで安定化することが報告されていることから、シャペロンタンパク質との複合体による結晶化を目指し、その精製条件の検討も行っている。

Research Products

• [Journal Article] Crystal structure of a chaperone complex that contributes to the assembly of yeast 20S proteasomes (2008)
  • Author(s): Yashiroda H, Mizushima T, Okamoto K, Kameyama T, Hayashi H, Kishimoto T, Niwa S, Kasahara M, Kurimoto E, Sakata E, Takagi K, Suzuki A, Hirano Y, Murata S, Kato K, Yamane T, Tanaka K
  • Journal Title: Nat Struct Mol Biol. 15 Pages: 228-236
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structures and physiological roles of 13 integral lipids of bovine heart cytochrome c oxidase. (2007)
  • Author(s): Shinzawa-Itoh K, Aoyama H, Muramoto K, Terada H, Kurauchi T, Tadehara Y, Yamasaki A, Sugimura T, Kurono S, Tsujimoto K, Mizushima T, Yamashita E, Tsukihara T, Yoshikawa S
  • Journal Title: EMBO Journal 26 Pages: 17131-1725
  • NAID: 120000861649
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for the selection of glycosylated substrates by SCF^<Fbs1> ubiquitin ligase. (2007)
  • Author(s): Mizushima T, Yoshida Y, Kumanomidou T, Hasegawa Y, Suzuki A, yamane T, Tanaka K
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. 104 Pages: 5777-5781
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of Ufc1, the Ufm1-conjugating enzyme (2007)
  • Author(s): Mizushima T, Tatsumi K, Ozakai Y, Kawakami T, Suzuki A, Ogasahara K, Komatsu M, Kominami E, Tanaka K, Yamane T
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun 362 Pages: 1079-1084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for the selection of glycosylated substrates by SCF^<Fbsl> ubiquitin ligase
  • Author(s): T.Mizushima, Y.Yoshida, T.Kumanomidou, Y.Hasegawa, A.Suzuki, T.Yamane, K.Tanaka
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. (印刷中)
• [Presentation] SCF^<Fbs1>ユビキチンリガーゼによる糖蛋白の選択的認識機構 (2007)
  • Author(s): 水島恒裕、吉田雪子、熊埜御堂太一、田中啓二、山根隆
  • Organizer: 日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-05-26
• [Presentation] X-ray Structure of the Skp1-Fbs1 glycoprotein complex (2007)
  • Author(s): Tsunehiro Mizushima, Yukiko Yoshida, Taichi Kumanomidou, Yuko Hasegawa, Atsuo Suzuki, Takashi Yamane, Keiji Tanaka
  • Organizer: ASCA2007
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
• [Book] 実験医学増刊号 タンパク質の分解機構 (SCF^<Fbs1>の構造と機能 分担執筆) (2008)
  • Author(s): 水島恒裕、吉田雪子
  • Publisher: 羊土社