2000 Fiscal Year Annual Research Report
寄生原核生物由来のオルガネラにおける前駆体蛋白質のプロセシングの分子機構
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10480171
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
伊藤 明夫 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (30037379)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北田 栄 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (20284482)
荻島 正 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教授 (70177153)
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| Keywords | プロセシングペプチダーゼ / プロセシング / 前駆体蛋白質 / ミトコンドリア / 基質認識 / トリパノソーマ / X線構造解析 |
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| Research Abstract |
寄生原核生物に由来し、進化的に関連あるオルガネラのプロセシングにおける前駆体とペプチダーゼとの特異的分子認識や切断位置決定に関与する双方の構造要素とそれらの相互作用、活性部位の構造、反応機構を理解することを目標とした。本年度は、ミトコンドリアのプロセシングペプチダーゼに関しては、前駆体認識の機構を前駆体と酵素の両側から解析した。
1.いくつかの前駆体タンパク質の延長ペプチドを例に、系統的にアミノ酸を変換した合成ペプチドを用いてペプチダーゼとの親和性や切断(水解)反応速度を定量的に解析した。本年は特に、切断位置よりカルボキシ末端側の2位、3位、及び4位のアミノ酸について解析した。これらの位置には親水性、とくにセリン、スレオニン等の水酸基を持つアミノ酸の存在が切断反応そのものに(kcat)に重要であることを示した。
2.蛍光標識ペプチド基質と精製酵素との相互作用の解析(蛍光エネルギー移動効率)から、酵素内において延長ペプチドは伸びた構造を取っており、近位および遠位アルギニンを介して酵素内の同じ位置に結合していることが示唆された。
3.酵素と前駆体との変異蛋白質の解析から、近位アルギニンの結合相手と考えられる酵素側のグルタミン酸残基を同定した。
4.トリパノソーマ遺伝子からプロセシングプロテアーゼホモローグの遺伝子をクローニングし、大腸菌においてタンパク質を発現させた。ベータサブユニットホモローグは活性部位構造を持つにも関わらず単独では活性を示さず、酵母等と同じ性質を示したので、本酵素は進化のかなり早い時期に現在の分子の特性ができあがったと考えられる。
5.酵素及び酵素と基質ペプチド複合体の結晶構造解析を行い、高次構造を決定した。複合体の構造は上記2及び3の結果を説明するものであり、構造と機能から一致した結果が得られた。
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[Publications] 永尾有美子 等: "Possible Role of the Glycine-rich Region in Mitochondrial Processing Peptidase a-Subunit"J.Biol.Chem.. 275. 34552-34556 (2000)
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[Publications] 北田栄,伊藤明夫: "Electrostatic Recognition of Matrix Targeting Signal by Mitochondrial Processing Peptidase"J.Biochem.. 129. 155-161 (2000)
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[Publications] 小島克彦 等: "A Proposed Common Structure of Substrates Bound to Mitochondrial Processing Peptidase"J.Biol.Chem.. 276. 2115-2121 (2001)
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[Publications] 伊藤明夫: "タンパク質の細胞内輸送とプロセシング"化学工業. 51. 51-57 (2000)
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[Publications] 伊藤明夫: "タンパク質分解-分子機構と細胞機能"東京化学同人. 236 (2000)
