FtsHと分子シャペロンによる発現制御と膜の動態制御

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10172223
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 小椋 光 熊本大学, 医学部, 助教授 (00158825)
• Keywords: ATPase / プロテアーゼ / 熱ショック応答 / σ^<32> / 分子シャペロン / RNAポリメラーゼ / リポ多糖

Research Abstract

熱ショック転写因子σ^<32>のFtsHプロテアーゼによる分解におけるDnaKシャペロンの役割は、σ^<32>がRNAポリメラーゼコアに再結合するのを阻害するという間接的なものであるという仮説のもとに、RNAポリメラーゼコアとの親和性が低下した変異σ^<32>の安定性を調べたところ、予想に反して、これらの変異σ^<32>は、野生型のσ^<32>と全く同様にdnanK変異によって安定化された。したがって、DnaKシャペロンの役割は、何か直接的かつ積極的なものと推定される。FtsHがもつんAAA型ATPaseを特徴づけるSRHモチーフが、FtsHのATPase活性に重要であることを明らかにした。その結果と、最近発表されたAAA蛋白の一つNSFの結晶構造をもとに、ATP加水分解におけるSRHの機能を説明するモデルを提唱した。このモデルにおいて、FtsHはオリゴマーを形成し、ATPを結合しているFtsHのSRHとその隣に位置するFtsHのSRHがATPのγリン酸基と相互作用し、共にATPの加水分解に関わる。特に、隣の分子のSRHのアルギニン残基は、低分子量G蛋白のパートナー蛋白GAPに存在し、GTPの加水分解に働くアルギニンフィンガーと機能的に類似している。FtsHの構造解析とシャペロン機能の解析のため、ATPaseドメインだけを分離したところ、これらはモノマーとして存在し、ATPase活性を示さなかった。このこともFtsHのATPase活性には、オリゴマー形成が必要であるという考えと一致する。FtsHの細胞増殖における必須の機能は、リポ多糖の合成経路で働く酵素LpxC(EnvA)を分解して、その量を調節することである。この分解はリン脂質の合成中間産物による負の制御を受けるが、その分子の同定は、なお今後の課匙である。

Research Products

• [Publications] Tatsuta,T.: "Heat shock regulation in the ftsH null mutant of Escherichia coli:dissection of stability and activity control mechanisms of σ^<32> in vivo." Mol.Microbiol.30. 583-593 (1998)
• [Publications] Tomoyasu,T.: "Levels of DnaK and DnaJ provide tight control of heat shock gene expression and protein repair in Escherichia coli." Mol.Microbiol.30. 567-581 (1998)
• [Publications] Akiyama,Y.: " Roles of the periplasmic domain of Escherichia coli.FtsH(HflB)in protein interactions and activity modulation." J.Biol.Chem.28. 22326-22333 (1998)
• [Publications] Ogura,T.: "Balanced biosynthesis of major membrane components through regulated degradation of the committed enzyme of lipid A biosynthesis by the AAA protease FtsH(HflB)in Escherichia coli." Mol.Microbiol.31. 833-844 (1998)