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蛋白質合成初期過程におけるストレス蛋白質の役割

研究課題

研究課題/領域番号 04044100
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関京都大学

研究代表者

永田 和宏  京都大学, 胸部疾患研究所, 教授 (50127114)

研究分担者 BENSAUDE O.C  エコールノルマール高等研究所, 主任研究員
WELCH W.J  カリフォルニア大学, サンフランシスコ校, 教授
MORIMOTO R.I  ノースウェスタン大学, 教授
平芳 一法  京都大学, 胸部疾患研究所, 助手 (80199108)
O C Bensaude  エコールノルマール高等研究所, 主任研究員
W J Welch  カリフォルニア大学, サンフランシスコ校, 助教授
R I Morimoto  ノースウエスタン大学, 助教授
研究期間 (年度) 1992 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
1993年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1992年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードストレス蛋白質 / 熱ショック転写因子 / 分子シャペロン / コラーゲン / 小胞体
研究概要

1。永田およびMorimotoは共同して、熱ショック転写因子HSFによるストレス蛋白質の発現調節機構について研究した。従来HSFとしては、HSF1およびHSF2が同定され、その遺伝子クローニングがなされてきた。両者は共同して、ニワトリのHSF1およびHSF2を新しくクローニングするとともに、従来のHSFのほかに新しいストレス転写因子HSF3をクローニングすることに成功した。
HSF3は、N末端に近く、DNA結合ドメインおよび3つのロイシンジッパードメインが存在し、これらはHSF1およびHSF2と高いホモロジーを示した。HSF3にはさらにC末端側に第4のロイシンジッパーが存在し、この構造はHSF1およびHSF2と同じであった。そのほかにHSF3には、他のHSFと同様、核移行シグナルと思われる配列が2ケ所に存在した。HSF3の第4のロイシンジッパーを欠失させると、熱ショックをかけないでも3量体を形成して、DNA結合能を持つようになることから、HSF3も他のHSFと同様、N末端側のロイシンジッパーとC末端側のロイシンジッパーとが通常の状態では互いに結合して不活性な単量体として存在し、熱ショックがかかると、このロイシンジッパー同士の結合がはずれて、活性化され3量体を形成して、DNA結合活性を持つようになるものと考えられた。
HSF3は、赤血球系の細胞においては熱ショックなどのストレスによって活性化され、DNA結合能を獲得する。しかし、他の細胞においては、それ自身は熱ショックによって活性化されない。しかしながら、HSF3は、熱ショックによってHSF1が活性化されるのを、相乗的に助けることが明らかになった。すなわち、HSF同士の相互作用が確認されたわけである。熱ショックがかかると、HSF3もHSF1と同様に核に移行し、そこで3量体を形成しながら、HSF1の作用を助けるものと考えられた。
2。永田および平芳は、コラーゲン特異的ストレス蛋白質であるHSP47の機能を調べるため、HSP47が細胞内のどのオルガネラでプロコラーゲンと結合し、どこで解離するかを、in vivo cross-linking法と免疫沈降法に、パルスラベル/チェイス法を組み合わせることで明らかにしようとした。さらに共焦点レーザー顕徴鏡による観察をも併せて行った。コラーゲン分泌を阻害する種々の薬剤を用いて、どのオルガネラまで輸送されたときにHSP47がプロコラーゲンから解離するかを調べた。その結果、プロコラーゲンがcis-golgi networkと呼ばれる領域まで輸送された後に、HSP47は解離することが明らかになった。HSP47自身は、C末端にRDEL(Arg-Asp-Glu-Leu)という配列を持ち、これが小胞体保持シグナルとして働くことによって、いったんcis-golgiまで輸送された後、小胞体へ逆輸送され、全体として見れば小胞体に局在する蛋白質として機能している。この1サイクル毎に、新たに合成されて小胞体へ入ってきたプロコラーゲンをgolgiまで輸送するのに働いているものと考えられる。
3。Welch、BensaudeおよびMorimotoは、HSP70と他の新生蛋白質との相互作用を以前から調べていたが、HSP70と、それ自身の発現を調節する転写因子HSFとの相互作用に関し、きわめて興味深い結果を得た。熱ショックなどのストレスがかかると、直ちにHSFが活性化され、3量体を形成してDNAに結合するようになる。こうしてストレス遺伝子の転写が活性化され、ストレス蛋白質が作られるようになる。ストレス蛋白質が作られてしまうと、それ以上過剰のストレス蛋白質合成をストップするような機構が存在するはずである。このような機構を研究する過程で、彼等はHSP70が、DNAに結合したHSFに解合することで、HSFをDNAから解離差せるように働くことを示唆する結果を得た。これは一種のフィードバック阻害であり、HSFによる制御機構として魅力ある仮説である。現在世界中の多くの研究者によってこの仮説の妥当性が確かめられようとしている。

報告書

(2件)
  • 1993 研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] N.HOSOKAWA,H.TAKECHI,S.YOKOTA,K.HIRAYOSHI & K.NAGATA: "Structure of the gene encoding mouse 47-kDa heat-shock protein(HSP47)." Gene. 126. 187-193 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.SATOH,A.NAKAI,Y.SOKAWA,K.HIRAYOSHI & K.NAGATA: "Modulation of the phosphorylation of glucose-regulated protein,GRP78,by transformation and inhibition of glycosylation." Exptl.Cell Res.205. 76-83 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.NISHI,W.TAKI,Y.UEMURA,T.HIGASHI,H.KIKUCHI,H.KUDOH,M.SATOH,& K.NAGATA: "Ischemic tolerance due to the induction of HSP70 in a rat ischemic recirculation model." Brain Res.615. 281-288 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.YAMAGUCHI,K.HIRAYOSHI,M.OHKUMA & K.NAGATA: "Enhancement of differentiation induction of mouse myelomonocytic leukemic cells by extracellular ATP." J.Cell.Physiol.(In press). (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.TAKECHI,N.HOSOKAWA,K.HIRAYOSHI & K.NAGATA: "Alternative 5' splice site selection induced by heat shock." Mol.Cell.Biol.14. 567-575 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.KUDO,K.HIRAYOSHI,Y.KITAGAWA,S.IMAMURA & K.NAGATA: "Two collagen-binding proteins,osteonectin and HSP47,are coordinately induced in transformed keratinocytes by heat and other stresses." Exptl.Cell Res.(In press). (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.NAGATA & N.HOSOKAWA: "Flavonoids inhibit the expression of heat shock proteins and the acquisition of thermotolerance:Inhibition of the activation of heat shock factor is a key mechanism.In Hyperthermic Oncology 1992" Taylor and Francis Inc., (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 永田 和宏: "ストレス蛋白質-基礎と臨床" 中外医学社, 262 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.HOSOKAWA: "Structure of the gene encoding mouse 47-KDa heat-shock protein (HSP47)." Gene. 126. 187-193 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.SATOH: "Modulation of the phosphorylation of glucose-regulated protein, GRP78, by transformation and inhibition of glycosylation." Exptl. Cell Res.205. 76-83 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.NISHI: "Ischemic tolerance due to the induction of HSP70 in a rat ischemic recirculation model." Brain Res.615. 281-288 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.YAMAGUCHI: "Enhancement of differentiation induction of mouse myelomonocytic leukemic cells by extracellular ATP." J.Cell.Physiol., in press.(1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.TAKECHI: "Alternative 5' splice site selection induced by heat shock." Mol.Cell.Biol.14. 567-575 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.KUDO: "Two collagen-binding proteins, osteonectin and HSP47, are coordinately induced in transformed keratinocytes by heat and other stresses." Exptl. Cell Res., in press.(1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.NAGATA: Taylor and Francis Inc.Flavonoids inhibit the expression of heat shock proteins and the acquisition of thermotolerance : Inhibition of the activation of heat shock factor is a key mechanism. In Hyperthermic Oncology 1992., 57-63 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.NAKAMURA,K.NAGATA他2名: "Purification and characherization of a vimentin-specific protease in mouse myeloid leukemia cells." European Journal of Biochemistry. 205. 947-954 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] H.TAKECHI,K.NAGATA他4名: "Molecular cloning of a mouse 47-kOaheat shock protcm(HSP47),a Collagen-binding stress protein." European Journal of Biochemistry. 206. 323-329 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] A.NAKAI,K.NAGATA他2名: "Involvemenit of the stress protein HSP47 in procollcgen prdcessing in the endoplasmic reticulum." Journal of Cell Biology. 117. 903-914 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] N.HOSOKAWA K.NAGATA他5名: "Inhibition of the activation of heat shock factor in vivo and in vitro by flavonoids" Moleular and Cellular Biology. 12. 3490-3498 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] M.YAMAGUCHI K.NAGATA他4名: "Down-regulation of interleukin 6 receptors of mouse myelomonocytic leukemic cells by leukemia inhibitorg factor." Journal of Biological Chemistry. 267. 22035-22042 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] N.KIOKA,K.NAGATA他4名: "Quercetin,a bioflavonoid,inhibits the increase of human multidrug resistauce geue(MOR1)expression causcd by arsenite." FEBS Letters. 117. 307-309 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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