Study on the various cellular events organized by ubiquitous thermosensor, sHsp

• Project Area: Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme
• Project/Area Number: 18H04690
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 養王田 正文 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (50250105)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000); Fiscal Year 2019: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: シャペロン / フォールディング / 超遠心分析 / ストレス応答 / 分子シャペロン / スモールヒートショックプロテイン / sHsp / オリゴマー / プロテオスタシス / 熱ショックタンパク質

Outline of Annual Research Achievements

Small heat shock protein (sHsp)はタンパク質の品質管理を担う分子シャペロンであり、神経細胞変性疾患をはじめとする様々な疾患に関与している。sHspは、不活性状態のオリゴマーが熱などのストレス条件下において解離することで活性化し、変性タンパク質と相互作用することでタンパク質凝集体の形成を防いでいる。CHO細胞由来sHsp(CgHspB1)のオリゴマー構造を超遠心分析により解析し、不活性状態の構造が約18量体であり、温度上昇によってオリゴマーの解離と巨大なオリゴマー構造の形成が起こり、シャペロン活性を示すことを明らかにした。最近 PDB に登録されたHuman HspB1の構造は24量体であったが、6量体が4つ会合したものであった。オリゴマー構造は異なるが、6量体の基本単位とする今回の結果と整合している。さらに、N末端ドメイン(NTD)及びC末端ドメイン(CTD)欠損体を用いた実験により、CgHspB1のNTDは6量体の会合に関与しており、CTD はそのオリゴマーの安定化に寄与していることを示す結果を得ることに成功した。超好熱性メタン菌Methanocaldococcus jannaschii由来sHspと常温性メタン菌Methanococcus maripaludis由来sHspのアミノ酸配列相同性は非常に高いが、オリゴマーの解離温度は著しく異なる。NTDの相同性が比較的低いことに着目し、NTD交換キメラ体を構築して温度依存性を解析した。その結果、予想とは異なり、NTDは温度依存性に関係ないことが明らかになった。さらに詳細にアミノ酸配列を解析し、NTDの後の２つのアミノ酸が温度依存性に関わる可能性があることを考察した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Structural instability and divergence from conserved residues underlie intracellular retention of mammalian odorant receptors (2020)
  • Author(s): Ikegami Kentaro、de March Claire A.、Nagai Maira H.、Ghosh Soumadwip、Do Matthew、Sharma Ruchira、Bruguera Elise S.、Lu Yueyang Eric、Fukutani Yosuke、Vaidehi Nagarajan、Yohda Masafumi、Matsunami Hiroaki
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 117 Issue: 6 Pages: 2957-2967
  • DOI: 10.1073/pnas.1915520117
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The N-terminal region of RTP1S plays important roles in dimer formation and odorant receptor-trafficking (2019)
  • Author(s): Fukutani Yosuke、Tamaki Ryohei、Inoue Ryosuke、Koshizawa Tomoyo、Sakashita Shuto、Ikegami Kentaro、Ohsawa Ikuroh、Matsunami Hiroaki、Yohda Masafumi
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 294 Issue: 40 Pages: 14661-14673
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.007110
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Functional and structural characterization of HspB1/Hsp27 from Chinese hamster ovary cells (2019)
  • Author(s): Sha Eiryo、Nakamura Manami、Ankai Kazuya、Yamamoto Yohei Y.、Oka Toshihiko、Yohda Masafumi
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 9 Issue: 10 Pages: 1826-1834
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12726
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bridging human chaperonopathies and microbial chaperonins (2019)
  • Author(s): Conway de Macario Everly、Yohda Masafumi、Macario Alberto J. L.、Robb Frank T.
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 2 Issue: 1 Pages: 103-103
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0318-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular chaperone prefoldin-assisted biosynthesis of gold nanoparticles with improved size distribution and dispersion (2019)
  • Author(s): Yovita Djohan, Tomoki Azukizawa, Patmawati, Kotaro Sakai, Yuki Yano, Fumiya Sato, Ryoji Takahashi, Masafumi Yohda, Mizuo Maeda, Noriho Kamiya and Tamotsu Zako*
  • Journal Title: Biomaterials Science Volume: 7 Issue: 5 Pages: 1801-1804
  • DOI: 10.1039/c8bm01026a
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Expression, Functional Characterization, and Preliminary Crystallization of the Cochaperone Prefoldin from the Thermophilic Fungus Chaetomium thermophilum (2018)
  • Author(s): Morita Kento、Yamamoto Yohei、Hori Ayaka、Obata Tomohiro、Uno Yuko、Shinohara Kyosuke、Noguchi Keiichi、Noi Kentaro、Ogura Teru、Ishii Kentaro、Kato Koichi、Kikumoto Mahito、Arranz Rocio、Valpuesta Jose、Yohda Masafumi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 19 Issue: 8 Pages: 2452-2452
  • DOI: 10.3390/ijms19082452
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Vapor detection and discrimination with a panel of odorant receptors (2018)
  • Author(s): Kida Hitoshi、Fukutani Yosuke、Mainland Joel D.、de March Claire A.、Vihani Aashutosh、Li Yun Rose、Chi Qiuyi、Toyama Akemi、Liu Linda、Kameda Masaharu、Yohda Masafumi、Matsunami Hiroaki
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 4556-4556
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06806-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] コムギ胚芽無細胞系を用いた高発現嗅覚受容体の生産 (2019)
  • Author(s): 阿部 雅司, 福谷 洋介, 浅川 賢史, 竹田 浩之, 松波 宏明, 養王田 正文
  • Organizer: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
• [Presentation] 嗅覚受容体アクセサリータンパク質 RTP1S の N 末端の機能解析と相互作用タンパク質の探索 (2019)
  • Author(s): 井上 亮祐 , 福谷 洋介, 玉木 良平, 池上 健太郎, 松波 宏明, 養王田 正文
  • Organizer: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
• [Presentation] Hsp104 によるアミロイド線維の脱凝集反応の観察 (2019)
  • Author(s): 柴田 京華, 塚越 かおり, 池袋 一典 , 長谷川 成人, 養王田 正文, 篠原 恭介
  • Organizer: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
• [Presentation] 熱帯熱マラリア原虫由来 PTEX 構成因子と PV1 の機能及び相互作用解析 (2019)
  • Author(s): 緑川 莉緒, 中村 真奈美, 袴田 一晃, 長岡 ひかる, 高島 英造, 養王田 正文
  • Organizer: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
• [Presentation] 嗅覚受容体の膜輸送を司るRTP1SのN末端の役割 (2019)
  • Author(s): 福谷 洋介, 玉木 良平, 井上 亮祐, 越澤 知世, 坂下 周駿, 池上 健太郎, 松波 宏明, 養王田 正文
  • Organizer: 第42回分子生物学会年会
• [Presentation] 分子シャペロンHsp104によるハンチントン病の原因因子Htt/PolyQ線維の脱凝集可能性の検討 (2019)
  • Author(s): 後藤 悠見, 柴田 京華, 尾上 靖宏, 小椋 光, 野井 健太郎, 養王田 正文, 篠原 恭介
  • Organizer: 第42回分子生物学会年会
• [Presentation] DnaJB6の発現・精製とPolyQ-Htt凝集抑制機能に関する研究 (2019)
  • Author(s): 中村 祐子, 袴田 一晃, Els Kuiper, Steven Bergink, Harm Kampinga, 養王田 正文
  • Organizer: 第42回分子生物学会年会
• [Presentation] マラリア原虫のもつPTEX150がPTEX複合体に与える構造安定性 (2019)
  • Author(s): 袴田 一晃, 中村 真奈美, 緑川 莉緒, 養王田 正文
  • Organizer: 第42回分子生物学会年会
• [Presentation] CHO細胞由来HspB1のオリゴマー構造の解明 (2018)
  • Author(s): 安海一優、野口恵一、石井健太郎、加藤晃一、井上林太郎、守島健、杉山正明、養王田正文
  • Organizer: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] Prefoldin-CCT Systemの構造、分子機構、機能 (2018)
  • Author(s): 養王田 正文
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] 分子シャペロンHsp104の脱凝集活性に対する分子夾雑の影響 (2018)
  • Author(s): 柴田京華、塚越かおり、池袋一典、長谷川成広人、養王田正文、篠原恭介
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 熱帯熱マラリア原虫由来PTEX構成因子とPV1の機能及び相互作用解析 (2018)
  • Author(s): 緑川莉緒、中村真奈美、袴田一晃、長岡ひかる、高島英造、養王田正文
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会