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

• 研究課題/領域番号: 15032212
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円); 2004年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2003年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: 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

研究概要

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。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular characterization of the group II chaperonin from the hyperthermophilic archaeum Pyrococcus horikoshii OT3. (2005)
  • 著者名/発表者名: Okochi M, Matsuzaki H, Nomura T, Ishii N, Yohda M.
  • 雑誌名: Extremophiles (in press)
• [雑誌論文] Structure and direct electrochemistry of cytochrome P450 from the thermoacidophilic crenarchaeon, Sulfolobus tokodaii strain 7. (2004)
  • 著者名/発表者名: Oku Y, Ohtaki A, Kamitori S, Nakamura N, Yohda M, Ohno H, Kawarabayasi Y.
  • 雑誌名: J Inorg Biochem 98(7) ページ: 1194-1199
• [雑誌論文] 古細菌の分子シャペロンシステムの反応機構 (2004)
  • 著者名/発表者名: 吉田尊雄, 碓井啓資, 飯塚怜, 座古保, 養王田正文
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 49(7) ページ: 858-861
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: Okochi M, Nomura T, Zako T, Arakawa T, Iizuka R, Ueda H, Funatsu T, Leroux, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279(30) ページ: 31788-31795
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)