熱ショック蛋白質の核内移行メカニズム

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680790
• Research Institution: Aichi Cancer Center Research Institute
• Principal Investigator: 大塚 健三 愛知県がんセンター, 放射線部, 室長 (40150213)
• Keywords: Hsp40 / Hsp70 / 核内移行 / 熱ショック

Research Abstract

我々が見出した40-kDaの熱ショック蛋白質Hsp40はバクテリアDnaJの相同体である。これまでに,細胞質においてHsp40とHsp70は複合体を形成しており,熱ショックに伴ってこの両者は核,核小体に移行すること,また,リボゾーム上で合成されつつある新生ポリペプチド鎖にHsp70/Hsp40が結合し,その正しい折りたたみを手助けする分子シャペロンとしての機能を持つことなどを報告してきた。
熱ショックに伴うHsp40とHsp70の核内移行の動態を詳細に調べたところ,この両者は熱ショックによって一緒に核内に移行し(cotranslocation),核小体で局在を同じくすること(colocalization)がいくつかの哺乳動物細胞で確かめられた。
次に,精製したHsp40およびHsc70を用いて生化学的研究を行った。Hsc70は弱いながらATPase活性をもっているが,Hsp40は2-3倍程度その活性を促進した。この促進活性は42-45℃では4-5倍であった。このことはHsp40/Hsc70が厳しいストレス条件下でも効率よく分子シャペロンとして機能することを示唆している。また,モデル蛋白質としてロ-ダニ-スを用いた実験では,Hsp40とHsc70が協調的に働いて,変性したロ-ダニ-スの凝集を抑制し,ある程度活性を回復させることも示された。ただしHsp40単独ではこのような活性は見られなかった。
なお,セミインタクト細胞を用いたHsp40およびHsp70の核内移行のメカニズムについては,実験系がうまく作動しなかったので今のところ解析が進んでいない。ただしHsp40のアミノ酸配列のなかで核内移行に関与すると考えられる塩基性アミノ酸のクラスターが数カ所(59-61,157-159,181-182,294-296)存在している。これらのアミノ酸をsitederected mutagenesisにより中性アミノ酸に変えた変異蛋白質を作製した。今後これらの変異蛋白質を細胞に導入して,熱ショックによる核内移行が起こるかどうか検討することにしている。

Research Products

• [Publications] Minami,Y.et al: "Regulation of the heat-shock protein 70 reaction cycle by the mammalian DnaJ homolog,Hsp40" J.Biol Chem.271. 19617-19624 (1996)
• [Publications] Terada,K.et al: "The requirement of heat shock cognate 70 protein for mitochondical import varies among precursor proteins and ……" Mol.Cell.Biol.16. 6103-6109 (1996)
• [Publications] Hata,M.et al.: "Genomic cloning of a human heat shock protein 40 (Hsp40) gene (HSPF1) and its chromosomal localization to 19p13.2." Genomics. 38. 446-449 (1996)
• [Publications] 大塚健三: "ストレス応答と分子シャペロン" 放射線科学. 39. 197-201 (1996)
• [Publications] Ohsuka,K.: "Guidbook to Molecular Chaperones and Protein Folding catalysis" MJ Gething (ed),Oxford University Press (in press), (1997)