牛肝臓20Sプロテアソームの2.5Å分解能結晶構造解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13033034
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 森本 幸生 姫路工業大学, 理学研究科, 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 / 核内移行シグナル

Research Abstract

獲得免疫を持った高等動物のプロテアソームは28個のサブユニットから成る多機能蛋白質分解酵素複合体であり、単に不要蛋白質を分解するだけではなく、内在性抗原を正確に選別し、抗原ペブチドを生成しで抗原提示を担う免疫応答系超分子システムである。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、その2.5Å分解能の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晶(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、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))。これとともにプロテアソームが細胞核内に移行されるときのシグナル(NLS)の分子表面および分子中での存在箇所を明らかにし、核内移行に対する疑問点を考察した(M. Unno, Structure,(2002))。

Research Products

• [Publications] M.Unno, et al.: "The Structure of the Mammalian 20S Proteasome at 2.75Å Resolution"Structure. 10. 609-618 (2002)
• [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] N.Shibata, et al.: "Substrate-induces Conformational Change of a Coenzyme B12-Dependent Enzyme : Crystal Structure of the Substrate-free form of Diol Dehydratase"Biochemistry. 41. 12607-12617 (2002)
• [Publications] M.Yamanishi, et al.: "The crystal structure of coenzyme B12-dependent glycerol dehydratse in complex with cobalamin and 1,2-propanediol"European J.Biochemistry. (in press). (2002)
• [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)