牛肝臓20Sプロテアソームの2.5Å分解能結晶構造解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13033034
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 森本 幸生 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (80200450)
• Keywords: プロテアソーム / 超分子複合体 / X線結晶構造解析 / 免疫応答

Research Abstract

牛肝臓20Sプロテアソームは分子量75万、14種のヘテロサブユニットから成る複合体であり、11S調節因子と可逆的に結合することにより内在性抗原提示を行う免疫応答系超分子システムである。これは一種の分子機械、生物装置である。獲得免疫を持った高等動物のプロテアソームは内在性抗原を正確に選別し、抗原ペプチドを生成して抗原提示を担う。本研究では我々がSPring-8放射光実験で得た牛肝臓20Sプロテアソームの2.5Å分解能でのX線データによる解析、精密化を通した超分子複合体としての蛋白分解機構と、抗原提示のための蛋白選別機構を能力を、結晶構造解析にもとづいて立体構造から考察する。また、これと比較して脾臓から抽出した免疫型20Sプロテアソームの構造解析にも着手する。
牛肝臓から抽出したプロテアソームをMPDを沈殿剤として結晶化を行い、SPring-8大型放射光施設で回折実験を行った。以前得られていた結(Y.Morimoto,J.B.(1995))とは異なる晶系の結晶が得られ、同じ精製方法、結晶化であるにも関わらず異なる晶系、格子長の変化は、プロテアソームの分子状態が異なるものと考えられた(Y.Tomisugi,J.B.(2000))。SPring-8にて2.5Å分解能までの質の良い回折データを得ることができた。牛肝臓プロテアソームの一次構造はまだ明らかにされていないためヒトプロテアソームの一次構造を元にモデルを構築した。高等動物のプロテアソームに特有と見られる粒子内の塩基性アミノ酸残基の分布などが見られた。また構成型プロテアソームと免疫型プロテアソームのサブユニットの違い、あるいは保存されているサブユニットと活性機構の関連などを明らかにし考察した(M.Unno,J.B.(2002))。

Research Products

• [Publications] M.Unno, et.al.: "Structure determination of the Constitutive 20S proteasome from Bovine Liver at 2.75Å Resolution"J.Biochem.. 131. 171-173 (2002)
• [Publications] J.Masuda, et.al.: "Radical production simulated by photo-irradiation of the diol dehydratase-adeninylpentylcobalamin complex"J.Synchrotron Radiation. 8(in press). (2001)
• [Publications] K.Suto, et.al.: "High Resolution Structure of FMN-binding Protein"J.Phys.Soc.Jpn.. 70. 406-407 (2001)
• [Publications] Y.Tomisugi, et.al.: "New crystal forms and low resolution structure analysis of 20S Proteasomes from bovine liver"J.Biochem.. 127. 941-943 (2000)
• [Publications] T.Matsumoto, et.al.: "Roles of Functional Loops and the C-Terminal Segment of a Single-Stranded DNA Binding Protein Elucidated by X-Ray Structure Analysis"J.Biochem.. 127. 329-335 (2000)
• [Publications] K.Suto, et.al.: "How do the X-ray structure and the NMR structure of FMN-Binding protein differ?"Acta.Cryst.. D56. 368-371 (2000)