大腸菌膜内切断(RIP)プロテアーゼの細胞機能と制御

• Project/Area Number: 19044020
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 秋山 芳展 Kyoto University, ウイルス研究所, 教授 (10192460)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥6,100,000 (Direct Cost: ¥6,100,000); Fiscal Year 2008: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2007: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 膜内切断 / プロテアーゼ / RIP / S2P / 機能調節 / PDZドメイン

Research Abstract

"RIP(制御された膜内部でのタンパク質切断 : regulated intramembrane proteolysis)"に関わるプロテアーゼは様々な生物種で広く保存され、膜を越えた情報伝達等に重要な役割を果たしているが、その作用・制御メカニズムの詳細は不明である。本研究ではこれまでの成果を踏まえて、大腸菌RIPプロテアーゼRsePとGlpGを対象とし、それらの細胞機能と制御の分子メカニズムの解明を目指す。国内おいては細菌の膜プロテアーゼ・膜タンパク質分解の研究は極めて限られており、特に細菌RIPプロテアーゼの研究は、申請者らのもの以外ほとんど無い。本研究は、大腸菌という系を生かした総合的なアプローチにユニークな特徴を持つものであり、細菌におけるRIPプロテアーゼ機能制御メカニズムやストレス応答調節などの細胞機能の解明と共に、広い視野からのタンパク質分解による細胞・個体機能制御の統合的理解という本領域目的に貢献するものと考える。これまで、RsePの機能制御機構を明らかにするため、RsePの機能制御(抑制)に関わるペリプラズム領域のPDZ様ドメインに関するシステマティックな変異解析やRsePアミノ酸配列の解析を行い、二つの連続したRseP様領域(PDZ-NとPDZ-C)を持つことを見出していたが、それぞれを単独で発現・精製してX線解析により構造を毛呈した。その結果、これらがcircular permuateした配列を持つPDZフォールドをとり、そのうちのN末端側のPDZ-Nドメインのリガンド結合領域に変異が集中することから、RseP機能がリガンド結合により制御されていることを示唆した。又、RsePの基質であるRseAのDegS/RsePによる2段階切断をin vitroで再現する事に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Substrate recognition and binding by RseP, an Escherichia coli intramembrane protease (2008)
  • Author(s): Koide, K., Ito. K., and Akiyama, Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 9562-9570
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pair of circularly permutated PDZ domains control RseP, the S2P family intramembrane protease of E. coli (2008)
  • Author(s): Inaba, K., Suzuki, M., Maegawa, K., Akiyama, S., Ito, K., and Akiyama, Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 35042-35052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of L1 loop in the mechanism of rhomboid intramembrane protease GlpG. (2007)
  • Author(s): Wang, Y., Maegawa, S., Akiyama, Y., and Ha, Y.
  • Journal Title: J. Mol. Biol. 374 Pages: 1104-1113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sequence features of substrates required for cleavage by GlpG, an Escherichia coli rhomboid protease. (2007)
  • Author(s): Akiyama, Y. and Maegawa, S.
  • Journal Title: Mol. Microbiol. 64 Pages: 1028-1037
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 大腸菌Ripプロテアーゼの機能と制御 (2008)
  • Author(s): 秋山芳展
  • Organizer: ワークショップ「直接性、不可逆性を特徴とする新しいシグナル伝達のメカニズム」第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京(東京国際フォーラム)
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Remarks]
  • URL: http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/Lab/akiyama/index.html