分子シャペロンの新たな機能特性の探求と付加的新機能開発研究

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 22020025
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 河田 康志 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (40177697)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 蛋白質 / 生体分子 / シャペロニン / GroEL / 機能特性 / アミロイド線維抑制

Research Abstract

分子シャペロンの一つであるシャペロニンの機能発現機構について更なる継続的な研究を行い,以下のような成果を得た。
1:シャペロニンGroELの円順列変異導入による機能解析
GroELのアピカルドメインに新たなN末端とC末端を導入した,円順列変異体を3種類作成し,その構造形成能とシャペロニンとしての機能評価を行った。その結果,3種類とも野生型と同様な構造をとっており,ATPase活性はほぼ同じであった。また,ローダネーゼの再生反応についても効率は若干低下するものの野生型と同程度であった。しかし,アピカルドメインの動きをストップドフローで調べたところ,野生型とは異なっており,新たな末端導入による柔軟性の影響が見られた。このような円順列変異方法はシャペロニンの機能解析に有効であることが明らかになった。
2:Thermoplasma acidophilum由来の単量体シャペロニンの凝集抑制に対する効果
T. acidophilum由来のシャペロニンは細胞内外で単量体として多く存在していることを我々は独自に発見している。この単量体シャペロニンの機能をSup35タンパク質のアミロイド線維形成抑制効果を指標にして蛋白質化学的に詳細に調べた。その結果,Sup35蛋白質のアミロイド線維形成を抑制する働きがあることを発見した。単量体シャペロニンは3つのドメインからなっており,その中のアピカルドメインがSup35のアミロイド線維形成抑制効果に効いていること,さらにその中のヘリカルプロトルージョン部分に相当するペプチドだけでも効果があることを明らかにした。これらの結果は,シャペロニンのサブユニットとしての新たな機能を示しており,大いに注目すべき例である。

Research Products

• [Journal Article] Suppression of Sup35 amyloid fibril formation by group II chaperonin from Thermoplasma Acidophilum (2012)
  • Author(s): Kentaro Noi, Aya Kitamura, Hidenori Hirai, Kunihiro Hongo, Toshihiko Sakurai, Tomohiro Mizobata, Yasushi Kawata
  • Journal Title: Am.J.Mol.Biol. Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Probing the Functional Mechanism of Escherichia coli GroEL Using Circular Permutation (2011)
  • Author(s): Tomohiro Mizobata, Tatsuya Uemura, Kazuhiro Isaji, Takuma Hirayama, Kunihiro Hongo, Yasushi Kawata
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 10 Pages: e26462-e26462
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0026462
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chaperonin-encapsulation of proteins for NMR (2010)
  • Author(s): Shinji Tanaka, Yasushi Kawata, Gottfried Otting, Nicholas E.Dixon, Katsumi Matsuzaki, Masaru Hoshino
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta/Proteins and Proteomics Volume: 1804 Pages: 866-871
  • NAID: 120001981960
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ヤヌスの二つの顔:大腸菌シャペロニンGroELの頂上ドメインに関する最近の研究 (2010)
  • Author(s): 溝端知宏, 河田康志
  • Journal Title: 生化学 Volume: 82 Pages: 612-617
  • NAID: 10026607651
• [Journal Article] タンパク質のフォールディングを補助するシャペロニンの構造と働き (2010)
  • Author(s): 溝端知宏, 河田康志
  • Journal Title: 鳥取大学大学院工学研究科/工学部研究報告(紀要) Volume: 41 Pages: 29-35
  • Peer Reviewed
• [Presentation] T.acidophilumシャペロニン本来の基質蛋白質の同定 (2011)
  • Author(s): 石橋利嗣, 本郷邦広, 溝端知宏, 河田康志
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 吹田
  • Year and Date: 2011-06-07
• [Presentation] Modulation of the altered functional characteristics of circularly permutated GroEL through the introduction of disulfide bonds (2010)
  • Author(s): Tomohiro Mizobata, Tatsuya Uemura, Toshifumi Mizuta, Yusuke Yakushiji, Kazuhiro Isaji, Takuya Okada, Kunihiro Hongo, Yasushi Kawata
  • Organizer: The 4^<th> International Symposium on Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
  • Place of Presentation: Otsu
  • Year and Date: 2010-11-30
• [Remarks]
  • URL: http://www.bio.tottori-u.ac.jp/~prot/main.html