半特異的認識を介したシャペロンネットワークの構造基盤

• 研究課題/領域番号: 19K06504
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 徳島大学 (2021); 北海道大学 (2019)
• 研究代表者: 齋尾 智英 徳島大学, 先端酵素学研究所, 教授 (80740802)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: シャペロン複合体 / NMR / 立体構造解析 / 常磁性金属 / シャペロン / 複合体立体構造 / 過渡的相互作用

研究開始時の研究の概要

多くの生命現象がシャペロンの弱く流動的な相互作用によって支配されていることが明らかになっている．そこでは複数のシャペロンが半特異的な相互作用を介して複合体を形成し，協働的に機能しているが，有効な解析ツールの欠如によってそのメカニズムは未解明である．本研究では，弱く動的なタンパク質複合体の立体構造解析に優れる溶液NMR法を駆使し，シャペロン間の相互作用を網羅的に解析し，複数のシャペロン複合体について立体構造を決定することによって，シャペロン間の半特異的認識のメカニズムを解明する．

研究成果の概要

生体内では、複数のシャペロンが互いに弱い相互作用によってシャペロン複合体を形成し、新生タンパク質の折りたたみや輸送に置いて協働的に機能している。このようなシャペロンの協働性によって、シャペロンは多種の基質タンパク質の成熟を補助し、凝集体の形成を抑制しているが、その詳細なメカニズムは不明である。本研究では、シャペロン間の認識メカニズム、およびシャペロン複合体としての機能発現のメカニズムに着目し、弱く動的なタンパク質複合体の立体構造解析に優れる溶液核磁気共鳴 (NMR) 法を駆使し、シャペロン複合体について立体構造解析からシャペロンの多彩な機能のメカニズムを解明することに取り組んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

タンパク質フォールディングは生命維持に欠かせない根幹的なプロセスであり、その制御不全によって産生するタンパク質凝集体は細胞毒性を持ち、神経変性疾患の原因としても注目されている。そのため、シャペロンによるタンパク質フォールディングの補助、およびタ変性ンパク質やタンパク質凝集体の除去についてのメカニズムの理解は、神経変性疾患などの治療法・予防法の開発基盤としても期待されている。本研究で明らかにされた、シャペロン間の認識メカニズム、および協働的機能のメカニズムは、細胞内タンパク質恒常性維持メカニズムについての理解を深め、ひいては神経変性疾患の治療法開発における新たな知見を与えるものである。