酵母プリオンの伝搬におけるAAAシャペロンHSp104の役割

• Project/Area Number: 19042004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田口 英樹 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (40272710)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥5,600,000 (Direct Cost: ¥5,600,000); Fiscal Year 2008: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2007: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: タンパク質 / プリオン / フォールディング / シャペロン

Research Abstract

プリオンはタンパク質性の感染因子である。感染の源は、タンパク質の構造変換である。プリオンでは、分子間βシートよりなるアミロイド様構造が増殖・伝播することで感染していくことが知られている。アミロイドは線維構造を形成するが、その線維がプリオンとして増殖していくためには、線維自身の自己触媒的な成長に加えて、線維の分断による増殖が必要である。プリオンの増殖の分子機構の詳細はまだ明らかではないが、出芽酵母のプリオンではHsp104というシャペロンがプリオンの次世代への伝搬に必須であることが証明されている。そのメカニズムとして提唱されているのは、Hsp104は熱変性によるタンパク質凝集をATP依存でほぐす能力があるAAAシャペロン(ClpBホモログ)なので、Hsp104はプリオン線維をATP依存で分断することによってプリオンの増殖を促進しているのではないかというものである。そこで本研究では、Hsp104がどのようなメカニズムでプリオン伝搬に関与するのかを、申請者がこれまでに確立してきた酵母プリオンの1細胞観察(in vivo)と1分子蛍光イメージング(in vitro)を組みあわせることで明確にすることを目的とする。20年度はHsp104依存のSup35線維の分断がどのような機構で行われるのかに関して詳細な解析を行い、4℃で作成した線維ではHsp104単独で線維の分断が起こるらしいことを見出した。また、蛍光顕微鏡下にてプリオン線維の分断のようすを実時間でイメージングする道筋を付けた。

Research Products

• [Journal Article] Bimodal protein solubility distribution revealed by an aggregation analysis of the entire ensemble of Escherichia coli proteins (2009)
  • Author(s): Niwa, T., Ying, B.-W., Saito, K., Jin, W. Z., Takada, S., Ueda, T., Taguchi, H.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106 Pages: 4201-4206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cryo-EM structure of the native GroEL-GroES complex from Therm us thermophilus encapsulating substrate inside the cavity (2009)
  • Author(s): Kanno, R., Koike-Takeshita, A., Yokoyama, K., Taguchi, H., Mitsuoka, K.
  • Journal Title: Structure 17 Pages: 287-293
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Revisiting the GroEL-GroES reaction cycle via the symmetrical inte rmediate implied by novel aspects of the GroEL (D398A) mutant (2008)
  • Author(s): Koike-Takeshita, A., Yoshida, M., Taguchi, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 23774-23781
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of refolding activities between nanogel artificial chaperone and GroEL systems (2008)
  • Author(s): Asayama, W., Sawada, S., Taguchi, H., Akiyoshi, K.
  • Journal Title: Int. J. Biol. Macromol. 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Filamentous morphology in GroE-depleted Escherichia coli induced by impaired folding of FtsE. (2007)
  • Author(s): Fujiwara, K. Taguchi, H.
  • Journal Title: J. Bacteriol. 189 Pages: 5860-5866
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mechanism of chaperonin GroEL : from in vitro to in vivo approaches (2008)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: BMB2008(日本分子生物学会、生化学会合同年会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] Direct observation of yeast prion dynamics in single-living cells (2008)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: 2^<nd> Pacific Rim International Conference on Protein Science
  • Place of Presentation: Cairns, Australia
  • Year and Date: 2008-06-24
• [Presentation] Direct observation of yeast prion Sup35 dynamics in singleliving cells (2008)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory meeting on Molecular Chaperones and Stress Responses
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, USA
  • Year and Date: 2008-05-02
• [Presentation] シャペロニンGroELの反応モデルの改訂と2ストロークモデルの可能性 (2007)
  • Author(s): 小池あゆみ、吉田 賢右、田口 英樹
  • Organizer: 日本分子生物学会日本生化学会合同年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] Role of Chaperonin GroEL on the folding of newly translated polypeptides. (2007)
  • Author(s): 田口 英樹
  • Organizer: 7th Kias-Soogsil conference on Protein Structure and Folding
  • Place of Presentation: ソウル
  • Year and Date: 2007-10-05
• [Presentation] シャペロニンGroELの細胞内基質蛋白質の解析 (2007)
  • Author(s): 田口 英樹
  • Organizer: 日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2007-06-29
• [Presentation] 細胞内での酵母プリオンの増殖および伝搬機構 (2007)
  • Author(s): 田口 英樹
  • Organizer: 日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-05-26
• [Book] キーワード : タンパク質の一生 (2008)
  • Author(s): 田口英樹(分担)
  • Total Pages: 214
  • Publisher: 共立出版
• [Book] タンパク質の一生 集中マスター 細胞における成熟・輸送・品質管理 (2007)
  • Author(s): 田口 英樹(編集)
  • Total Pages: 146
  • Publisher: 羊土社
• [Book] ナノバイオ計測の実際 (2007)
  • Author(s): 上野 太郎、田口 英樹(分担)
  • Publisher: 講談社サイエンティフィック
• [Remarks]
  • URL: http://molbio.chem.t.u-tokyo.ac.jp/taguchi/