プレフォルディンと葬型シャペロニンによるタンパク質フォールディング機構の解明

• Project/Area Number: 15032212
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 養王田 正文 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (50250105)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾高 雅文 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 助教授 (20224248)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2004: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2003: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: シャペロニン / シャペロン / プレフォルディン / 古細菌 / 超好熱性菌 / フォールディング / 協調機構 / 変性蛋白質

Research Abstract

1.Thermococcus sp. strain KS-1には2種類のシャペロニン(αとβ)が存在し、至適温度や熱耐性に違いがある。ドメイン交換体を作成して耐熱性などを解析した結果、Equatrial domainにあるC末領域が熱安定性の違いに関与することを明らかにした。
2.T.KS-1由来シャペロニンの蛋白質フォールディングに対するAlF_xやBeF_xの効果を解析し、ADP-BeF_xが結合した状態でBuilt-in Lidが閉じることを明らかにした。この結果は、真核生物の2型シャペロニンで得られた結果とは異なり、真核型と古細菌型での反応機構が違うことを示している。
3.Pyrococcus horikoshii OT3由来プレフォルディン(PhPFD)とThermococcus sp.strain KS-1の2つのシャペロニンとの相互作用をビアコアにより解析したところ、βは、αに比べ約8倍の結合力を示した。この違いは、PhPFDの結合部位と考えられている頂点ドメインの250と256残基目のアミノ酸の電荷の違いによるものであることを証明した。この結合能の違いとタンパク質受け渡し速度の違いに相関があることを発見した。
4.PhPFDのβサブユニットのN末欠失変異体を作成し、C末と同様にN末もシャペロニンとの相互作用に重要であることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Molecular characterization of the group II chaperonin from the hyperthermophilic archaeum Pyrococcus horikoshii OT3. (2005)
  • Author(s): Okochi M, Matsuzaki H, Nomura T, Ishii N, Yohda M.
  • Journal Title: Extremophiles (in press)
• [Journal Article] Structure and direct electrochemistry of cytochrome P450 from the thermoacidophilic crenarchaeon, Sulfolobus tokodaii strain 7. (2004)
  • Author(s): Oku Y, Ohtaki A, Kamitori S, Nakamura N, Yohda M, Ohno H, Kawarabayasi Y.
  • Journal Title: J Inorg Biochem 98(7) Pages: 1194-1199
• [Journal Article] 古細菌の分子シャペロンシステムの反応機構 (2004)
  • Author(s): 吉田尊雄, 碓井啓資, 飯塚怜, 座古保, 養王田正文
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 49(7) Pages: 858-861
• [Journal Article] Kinetics and binding sites for interaction of the prefoldin with a group II chaperonin : contiguous non-native substrate and chaperonin binding sites in the archaeal prefoldin. (2004)
  • Author(s): Okochi M, Nomura T, Zako T, Arakawa T, Iizuka R, Ueda H, Funatsu T, Leroux, M.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 279(30) Pages: 31788-31795
• [Publications] Usui K, Hatipoglu OF, Ishii N, Yohda M.: "Role of the N-terminal region of the crenarchaeal sHsp.StHsp14.0,in thermal-induced disassembly of the complex and molecular chaperone activity."Biochem Biophys Res Commun. 315・1. 113-118 (2004)
• [Publications] Iizuka R, So S, Inobe T, Yoshida T, Zako T, Kuwajima K, Yohda M.: "Role of the helical protrusion in the conformational change and molecular chaperone activity of the archaeal group II chaperonin."J Biol Chem.. (in press). (2004)
• [Publications] Shomura Y, Yoshida T, Iizuka R, Maruyama T, Yohda M, Miki K.: "Crystal structures of the group II chaperonin from Thermococcus strain KS-1:steric hindrance by the substituted amino acid.and inter-subunit rearrangement between two crystal forms."J Mol Biol.. 335・5. 1265-1278 (2004)
• [Publications] Usui K, Ishii N, Kawarabayashi Y, Yohda M.: "Expression and biochemical characterization of two small heat shock proteins from the thermoacidophilic crenarchaeon Sulfolobus tokodaii strain 7."Protein Sci.. 13・1. 134-144 (2004)
• [Publications] Iizuka R, Yoshida T, Shomura Y, Miki K, Maruyama T, Odaka M, Yohda M.: "ATP binding is critical for the conformational change from an open to closed state in archaeal group II chaperonin."J Biol Chem.. 278・45. 44959-44965 (2003)
• [Publications] Ishii D, Kinbara K, Ishida Y, Ishii N, Okochi M, Yohda M, Aida T.: "Chaperonin-mediated stabilization and ATP-triggered release of semiconductor nanoparticles."Nature. 423・6940. 628-632 (2003)