2017 Fiscal Year Annual Research Report
定量的メタロプロテオミクスが明らかにする細胞内金属イオンの恒常性維持メカニズム
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16H04768
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
古川 良明 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40415287)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
銅・亜鉛スーパーオキシドディスムターゼ（SOD1）は銅イオンを活性中心とする抗酸化酵素で、銅シャペロンタンパク質CCSから銅イオンの供給を受けることで、酵素として活性化する。CCSは３つのドメインからなり、SOD1を認識するドメイン２、及び、SOD1に銅イオンを供給するドメイン３の役割が知られている。一方で、ドメイン１は銅イオンを結合できるCxxCモチーフを有することから、細胞内での銅イオン獲得に何らかの役割を担うのではないかと提案されているものの、その詳細については明らかでない。実際、CCSの配列アライメントを行ったところ、肝吸虫（C. sinensis）が有するCCS（CsCCS）のドメイン１にはCxxCモチーフが存在しないことを我々は見いだした。そこで本研究では、CsCCSに着目し、SOD1活性化におけるCCSドメイン１の機能的な役割について検討を行った。その結果、CxxCを持たないにもかかわらず、CsCCSはSOD1を活性化することができたものの、ドメイン１を欠損させるとSOD1活性化能が失われることが分かった。興味深いことに、ドメイン１の欠損はCsCCSのフォールディングや銅イオンの結合能には大きな影響を及ぼさなかったが、オリゴマー形成を促進することが分かった。CsCCSはドメイン３のCys残基を配位子としてCu+イオンを結合しているが、好気条件下ではCys残基の酸化が比較的容易に進行することが知られている。よって、ドメイン１の役割は、CCSに結合した銅イオンを酸素分子による酸化的な解離から守ることではないかと考えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題では、生体内における金属イオンの質的・量的恒常性の維持メカニズムを明らかにすることを目的としている。研究実績の概要にも記載した通り、肝吸虫が有する銅シャペロンタンパク質CCSを同定し、SOD1への銅イオン輸送メカニズムについて知見を得ることができた。よって、本計画は概ね順調に進展していると考えられ、今後はSOD1への銅イオン輸送についてより定量的な見地から検討を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
代表的な銅結合タンパク質として、引き続きSOD1に着目して研究をすすめる。特に、SOD1に銅イオンを供給する銅シャペロンCCSの作用メカニズムについて、前年度までに定性的な描像を描くことができたことから、それらを発展させて、SOD1への銅イオン結合をより定量的に評価できるシステムを構築する。細胞内において、銅イオンの量的恒常性を維持するメカニズムについて議論を行う。
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