1993 Fiscal Year Annual Research Report

巨大分子集合体プロテアソームの構造と細胞生物学的機能に関する研究

Research Project

Project/Area Number	03102006
Research Institution	Institute for Enzyme Research, The University of Tokushima
Principal Investigator	市原明徳島大学, 酵素科学研究センター, 教授 (40035374)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中啓二徳島大学, 酵素科学研究センター, 助手 (10108871) 吉村哲郎徳島大学, 酵素科学研究センター, 助教授 (30035472)
Keywords	プロテアソーム / ユビキチン / エネルギー依存性蛋白分解 / 細胞周期 / 抗原プロセシング / ガンマ型インターフェロン / 超分子複合体 / MHCクラスI拘束性抗原提示
Research Abstract	プロテアソームの構造と機能に関する本年度の研究成果として以下の結果を得た。 (1)26SATP依存性プロテアソームの構造解析:哺乳動物や高等植物から精製したエネルギー依存型の26Sプロテアソームを高分解能電子顕微鏡で観察し「キャタピラー」型の分子形状であることを証明した。また精製酵素の物理学的方法による解析から、本酵素の分子量が約200万であると推定した。また、二次元電気泳動法による解析から、本酵素は総数50個の異型サブユニット群から構成されていることが明らかとなった。これらの結果より、エネルギー依存性の26S型プロテアソームは細胞内で非常に複雑な分子構成をもつ巨大な蛋白質超分子複合体として存在することが判明した。 (2)プロテアソームと細胞周期制御:細胞周期の進行に関与する調節因子群、Mos,Fos,Mycの分解調節機構をインビトロの再構成蛋白質分解システムで解析した。これらの短寿命蛋白質群の分解には、全てユビキチン・システムによる分解シグナルの提示が必須であり、それらの標的蛋白質群はプロテアソーム依存的に選択的に分解された。特に、Fosの分解には複数の蛋白質キナーゼ群が必須であり、Junが促進的に作用したが、v-Fosはこの分解システムによる脱感作機構から逸脱していた。これらの結果は遺伝子群を細胞内に導入して発現させ、それらの代謝的安定性を解析したインビボでの研究からも確認された。この研究により蛋白質の分解異常が細胞周期の破綻や癌化の原因となる可能性が示唆された。 (3)プロテアソームと札原提示:プロテアソームの細胞性免疫における意義を検討する為、ガンマ型インターフェロン(IFN-γ)の影響を中心に解析した。プロテアソームが内在性の非自己抗原から抗原ペプチドを積極的に生成させる為に構造と機能をIFN-γ依存的に変化させることを証明し、プロテアソームが抗原プロセシング酵素としてMHCクラスI-拘束性の免疫応答に関与することを示唆した。そして、この多様性機能を獲得する為の分子構成の変化を「分子適応」と考える新概念を提案した。

Research Products
(18 results)

All Other

All Publications (18 results)

[Publications] Ugai,S.: "Purification and characterization of the 26S proteasome complex catalyzing ATP-dependent breakdown of ubiquitin-ligated proteins from rat liver." J.Biochem.113. 754-768 (1993)
[Publications] Wada,M.: "Serum concentration and localization in tumor cells of proteasomes in patients with hematologic malignancy and their pathophysiologic significance." J.Lab.Clin.Med.121. 215-223 (1993)
[Publications] Shimbara,N.: "Down-regulation of ubiquitin gene expression during differentiation of human leukemia cells." FEBS Lett.322. 235-239 (1993)
[Publications] Ishida,N.: "Mos is degraded by the 26S proteasome in a ubiquitin-dependent fashion." FEBS Lett.324. 345-348 (1993)
[Publications] Lee,D.H.: "Structure and properties of the 26S protease complex from chick skeletal muscle." Biochem.Mol.Biol.Inter.30. 121-130 (1993)
[Publications] Park,S.K.: "Sire-directed mutagenesis of the dual translational initiation sites of the ClpB gene of Escherichia coli and characterization of its gene products." J.Biol.Chem.268. 20120-20124 (1993)
[Publications] Nishimura,C.: "cDNA cloning of rat proteasome subunit RC7-I,a homologue of yeast PRE1 essential for chymotrypsin-like activity." FEBS Lett.322. 52-56 (1993)
[Publications] Murakami,Y.: "Involvement of the antizyme in ornithine decarboxylase degradation by a reticulocyte lysate." Biochem.J.295. 305-308 (1993)
[Publications] Nishimura,C.: "cDNA cloning of rat proteasome subunit RC10-II assuming to be responsible for trypsin-like activity." FEBS Lett.336. 462-466 (1993)
[Publications] Aki,A.: "Interferon-γ induces different subunit organizations and functional diversity of proteasomes." J Biochem.115. 257-269 (1994)
[Publications] Tanaka,K.: "Degradation of c-Fos by the 26S proteasome is acceralated by c-Jun and multiple protein kinases." Nature. (in press). (1994)
[Publications] Yoshimura,T.: "Molecular characterization of the “26S"proteasome complex from rat liver." J.Struct.Biol.(in press). (1994)
[Publications] Tanaka,K.: "The role of proteasomes in antigen processing." J.Leukocyte Biol.(in press). (1994)
[Publications] Ichihara,A.: "Advan.Enzyme Regul. 33巻" Regulation of proteasome expression in developing and transformed cells., 173-180 (1993)
[Publications] Tanaka,K.: "The proteasome and ubiquitin-dependent proteolysis.“Biological Functions of Proteases and Inhibitors"" Japan Scientific Societies Press,Tokyo. (in press), (1994)
[Publications] Tanaka,K.: "Preparation of proteasomes “Cell Biology:A Laboratory Handbook"" Academic Press,New York in press, (1994)
[Publications] Tanaka,K.: "The proteasome gene family ECCEAMST series" The European Meat Industry Audet Tijdschritten B.V.,Paris (in press), (1994)
[Publications] Tanaka,K.: "Molecular properties and the functions of 20S and 26S proteasomes.“Proteasomes/Multicatalytic Proteinase Complexes"in Enzyme and Protein" Karger Press,Basel in press, (1994)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

巨大分子集合体プロテアソームの構造と細胞生物学的機能に関する研究

Principal Investigator

市原 明 徳島大学, 酵素科学研究センター, 教授 (40035374)

Research Products

[Publications] Ugai,S.: "Purification and characterization of the 26S proteasome complex catalyzing ATP-dependent breakdown of ubiquitin-ligated proteins from rat liver." J.Biochem.113. 754-768 (1993)

[Publications] Wada,M.: "Serum concentration and localization in tumor cells of proteasomes in patients with hematologic malignancy and their pathophysiologic significance." J.Lab.Clin.Med.121. 215-223 (1993)

[Publications] Shimbara,N.: "Down-regulation of ubiquitin gene expression during differentiation of human leukemia cells." FEBS Lett.322. 235-239 (1993)

[Publications] Ishida,N.: "Mos is degraded by the 26S proteasome in a ubiquitin-dependent fashion." FEBS Lett.324. 345-348 (1993)

[Publications] Lee,D.H.: "Structure and properties of the 26S protease complex from chick skeletal muscle." Biochem.Mol.Biol.Inter.30. 121-130 (1993)

[Publications] Park,S.K.: "Sire-directed mutagenesis of the dual translational initiation sites of the ClpB gene of Escherichia coli and characterization of its gene products." J.Biol.Chem.268. 20120-20124 (1993)

[Publications] Nishimura,C.: "cDNA cloning of rat proteasome subunit RC7-I,a homologue of yeast PRE1 essential for chymotrypsin-like activity." FEBS Lett.322. 52-56 (1993)

[Publications] Murakami,Y.: "Involvement of the antizyme in ornithine decarboxylase degradation by a reticulocyte lysate." Biochem.J.295. 305-308 (1993)

[Publications] Nishimura,C.: "cDNA cloning of rat proteasome subunit RC10-II assuming to be responsible for trypsin-like activity." FEBS Lett.336. 462-466 (1993)

[Publications] Aki,A.: "Interferon-γ induces different subunit organizations and functional diversity of proteasomes." J Biochem.115. 257-269 (1994)

[Publications] Tanaka,K.: "Degradation of c-Fos by the 26S proteasome is acceralated by c-Jun and multiple protein kinases." Nature. (in press). (1994)

[Publications] Yoshimura,T.: "Molecular characterization of the “26S"proteasome complex from rat liver." J.Struct.Biol.(in press). (1994)

[Publications] Tanaka,K.: "The role of proteasomes in antigen processing." J.Leukocyte Biol.(in press). (1994)

[Publications] Ichihara,A.: "Advan.Enzyme Regul. 33巻" Regulation of proteasome expression in developing and transformed cells., 173-180 (1993)

[Publications] Tanaka,K.: "The proteasome and ubiquitin-dependent proteolysis.“Biological Functions of Proteases and Inhibitors"" Japan Scientific Societies Press,Tokyo. (in press), (1994)

[Publications] Tanaka,K.: "Preparation of proteasomes “Cell Biology:A Laboratory Handbook"" Academic Press,New York in press, (1994)

[Publications] Tanaka,K.: "The proteasome gene family ECCEAMST series" The European Meat Industry Audet Tijdschritten B.V.,Paris (in press), (1994)

[Publications] Tanaka,K.: "Molecular properties and the functions of 20S and 26S proteasomes.“Proteasomes/Multicatalytic Proteinase Complexes"in Enzyme and Protein" Karger Press,Basel in press, (1994)

市原明徳島大学, 酵素科学研究センター, 教授 (40035374)