グループ２型シャペロニンにおけるサブユニット間協調作用機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24370064
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 養王田 正文 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50250105)
• 研究分担者: 関口 博史 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (00401563)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: フォールディング / シャペロン / 構造変化機構 / 古細菌 / シャペロニン / 構造変化

研究成果の概要

細胞質におけるタンパク質品質管理において重要なグループ２型シャペロニンの反応機構の解明を目指して研究を行った。ストップト・フロー法及びX線一分子追跡法を用いた解析により、構造変化過程を明らかにした。まず、ATP結合により各サブユニットが構造変化し、サブユニット間の協調作用によるClosed型に構造転移する、さらにATP加水分解に伴う回転運動によりタンパク質のフォールディンを行う。最後に逆に回転することによるOpen型に構造転移し、フォールドしたタンパク質が放出される。また、野生型リングと変異型リングで構成されるアシンメトリック体の構築に成功し、２つのリングが独立して機能することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Inter-Ring Communication Is Dispensable in the Reaction Cycle of Group II Chaperonins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto YY, Abe Y, Moriya K, Arita M, Noguchi K, Ishii N, Sekiguchi H, Sasaki YC, Yohda M.
  • 雑誌名: J Mol Biol. 巻: 426 号: 14 ページ: 2667-2678
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2014.05.013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of the rate-limiting step of the peroxygenase reactions catalyzed by the thermophilic cytochrome P450 from Sulfolobus tokodaii strain 7 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hayakawa, H. Matsumura, N. Nakamura, M. Yohda, and H. Ohno
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 281 号: 5 ページ: 1409-1416
  • DOI: 10.1111/febs.12712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissection of the ATP-dependent conformational change cycle of a group II chaperonin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Moriya K, Arita M, Yamamoto Y, Kitamura K, Ishiguro N, Kanzaki T, Oka T, Makabe K, Kuwajima K, Yohda M.
  • 雑誌名: J Mol Biol. 巻: 426 号: 2 ページ: 447-459
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2013.09.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational prediction and experimental characterization of a "size switch type repacking" during the evolution of dengue envelope protein domain III (ED3) (2014)
  • 著者名/発表者名: Elahi M, Islam MM, Noguchi K, Yohda M, Toh H, Kuroda Y.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1844 号: 3 ページ: 585-592
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2013.12.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression, purification, crystallization and preliminary crystallographic analysis of hepatitis B virus core protein dimerized via a peptide linker containing an EGFP insertion (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Kikuchi, S.Iwabuchi, T.Kikkou, K.Noguchi, M.Odaka, M.Yohda, M.Kawata, C.Sato, O.Matsumoto
  • 雑誌名: Acta Cryst 巻: F69 号: 8 ページ: 942-945
  • DOI: 10.1107/s1744309113019957
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATP dependent rotational motion of group II chaperonin observed by X-ray single molecule tracking. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi H, Nakagawa A, Moriya K, Makabe K, Ichiyanagi K, Nozawa S, Sato T, Adachi S, Kuwajima K, Yohda M, Sasaki YC.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 5 ページ: e64176-e64176
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0064176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two arginine residues in the substrate pocket predominantly control the substrate selectivity of thiocyanate hydrolase (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Yamanaka, Takatoshi Arakawa, Toshinori Watanabe, Satoshi Namima, Masa Sato, Shota Hori, Akashi Ohtaki, Keiichi Noguchi, Yoko Katayama, Masafumi Yohda, Masafumi Odaka
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: Vol. 116、Issue 1 号: 1 ページ: 22-27
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.01.013
  • NAID: 110009634740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical characterization and cooperation with co-chaperones of heat shock protein 90 from Schizosaccharomyces pombe (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishida M, Tomomari T, Kanzaki T, Abe T, Oka T, Yohda M.
  • 雑誌名: J Biosci Bioeng 巻: 116 号: 4 ページ: 444-448
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.04.020
  • NAID: 110009675457
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of non-toxic Aβfibrils by small heat shock protein under heat-stress conditions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakono M, Utsumi A, Zako T, Abe T, Yohda M, Maeda M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 430 ページ: 1259-1264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequivalence observed for the 16-meric structure of a small heat shock protein, SpHsp16.0, from Schizosaccharomyces pombe. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hanazono Y, Takeda K, Oka T, Abe l Tomonari T, Akiyama N, Aikawa Y; Yohda M, Miki K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 21 ページ: 220-228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Studies on the Oligomeric Transition of a Small Heat Shock Protein, StHsp14.0. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hanazono Y, Takeda K, Yohda M, Miki K
  • 雑誌名: J Mol Biol 巻: 422 ページ: 100-108
  • 査読あり
• [学会発表] DISSECTION OF THE ATP-DEPENDENT CONFORMATIONAL CHANGE CYCLE OF A GROUP II CHAPERONIN (2015)
  • 著者名/発表者名: Yohda M, Sekiguchi H,Nakagawa A, Yamamoto Y, Kuwajima K, Sasski YC
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
  • 発表場所: Nemuno sato, Shima
  • 年月日: 2015-01-11
• [学会発表] Dissection of the ATP-dependent conformational change cycle of group II chaperonin (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohda M, Sekiguchi H,Nakagawa A, Yamamoto Y, Oka T, Kuwajima K, Sasski YC
  • 学会等名: Japan-Italy Joint Symposium
  • 発表場所: 東大寺ミュージアム、奈良
  • 年月日: 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] プレフォルディンとの協調作用におけるグループII型シャペロニンC末端の機能解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 座古 保、藤井 冴郁、Muhamad Sahlan、Phan The Tai、前田 瑞夫、養王田 正文
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜・横浜産貿ホール、横浜
  • 年月日: 2014-06-27
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来グループII型シャペロニンのリング内サブユニット間協調作用機構に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石黒 直輝、有田 真優乃、山本 陽平、 志村 眞弘、佐々木 裕次、関口 博史、 養王田 正文
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜・横浜産貿ホール、横浜
  • 年月日: 2014-06-26
• [学会発表] 電子線１分子計測法（DET）を用いたグループII型シャペロニンの回転運動の検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川 直樹、土田 佳那子、山本 陽平、 石川 晃、佐々木 裕次、 養王田 正文
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜
  • 年月日: 2014-06-26
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来グループII型シャペロニンのリング内サブユニット間協調作用機構に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石黒 直輝、有田 真優乃、山本 陽平、 志村 眞弘、佐々木 裕次、関口 博史、 養王田 正文
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜
  • 年月日: 2014-06-26
• [学会発表] 好酸好熱性古細菌Picrophilustorridus由来グループII型シャペロニンの機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 土田 佳那子、小川 直樹、山本 陽平、 養王田 正文
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜・横浜産貿ホール、横浜
  • 年月日: 2014-06-25
• [学会発表] 好熱性真菌Chaetomium thermophilum由来CCTの発現系構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 陽平、謝 栄良、池上 健太郎、 養王田 正文
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜・横浜産貿ホール、横浜
  • 年月日: 2014-06-25
• [学会発表] Dissection of the ATP-dependent conformational change cycle of a group II chaperonin (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohda M, Sekiguchi H,Nakagawa A, Yamamoto Y, Oka T, Kuwajima K, Sasski YC
  • 学会等名: MOLECULAR CHAPERONES & STRESS RESPONSES
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, USA
  • 年月日: 2014-04-30
• [学会発表] グループII型シャペロニン構造変化サイクルの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 養王田正文、中川あゆみ、守谷和騎、北村亨太郎、神前太郎、有田真優乃、関俊彦、関俊彦、真壁幸樹、桑島邦博
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] 超好熱性古細菌Thermococcus strain KS-1由来AAAタンパク質の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉崎誠人、阿部哲也、野口恵一、尾高雅文、養王田正文
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] 分裂酵母Schizosaccharomyces Pombe由来Hsp9の構造と機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神田英司、Putra oky、福谷洋介、安楽城敬太、東田英毅、野口恵一、尾高雅文、養王田正文
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] グループII型シャペロニンとプレフォルディンの協調作用の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤井冴郁、The Tai Phan、Sahlan Muhamad、座古保、前田瑞夫、養王田正文
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来II型シャペロニンのリング内サブユニット間協調作用機構に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 有田真優乃、守谷和騎、真壁幸樹、桑島邦博、佐々木裕次、関口博史、養王田正文
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] グループII型シャペロニンアシンメトリックリング複合体構築とリング間協調作用の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本陽平、阿部由寛、守谷和騎、阿部哲也、関口博史、佐々木裕次、養工田正文
  • 学会等名: 第7回臨床ストレス応答学会大会
  • 発表場所: 東京女子医科大学弥生記念講堂
  • 年月日: 2012-11-24
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来II型シャペロニンのリング内サブユニット間協調作用機構に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 有田真優乃、守谷和騎、真壁幸樹、桑島邦博、佐々木裕次、関口博史、養王田正文
  • 学会等名: 第7回臨床ストレス応答学会大会
  • 発表場所: 東京女子医科大学弥生記念講堂
  • 年月日: 2012-11-24
• [学会発表] X線1分子追跡法による11型シャペロニン協同性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Sekiguchi, Ayumi Nakagawa, Kazuki Moriya, Mayuno Arita, Yohei Yamamoto, Kohei Ichiyanagi, Masafumi Yohda, Naoto Yagi, Yuji Sakaki
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] 分裂酵母由来SpHspl6.0のシャペロン機能におけるN末領域のフェニルアラニン残基の重要な役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuna Hanazono, Yoshiki Aikawa, Nobuhiko Akiyama, Tetsuya Abe, Kazuki Takeda, Toshihiko Oka, Masafumi Yohda, Kunio Miki
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 超好熱性古細菌Thermococcus strain KS-1由来AAAタンパク質の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉崎誠人、Budiant Agung、阿部哲也、野口恵一、尾高雅文、養王田正文
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] 分裂酵母Schizosaccharomyces Pombe由来Hsp9の構造と機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神田英司、Oky Putra、養王田正文
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] グループII型シャペロニンの1分子内ダイナミクス計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関口博史、中川あゆみ、守谷和騎、一柳光平、養王田正文、佐々木裕次
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] 循環置換型連結変異体によるII型シャペロニンヘテロリング複合体の構築と機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本陽平、阿部由寛、守谷和騎、阿部哲也、関口博史、佐々木裕次、養王田正文
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来II型シャペロニンのリング内サブユニット間協調作用機構に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 有田真優乃、守谷和騎、真壁幸樹、桑島邦博, 佐々木裕次、関口博史、養王田正文
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] Structure, Function and Application of Hyperthrmophilic Molecular Chaperones (2012)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yohda
  • 学会等名: 5th Indonesia Biotechnology Conference
  • 発表場所: Santosa hotel, Senggigi Beach, Indonesia,(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-06
• [学会発表] CONSTRUCTION AND CHARACTERIZATION OF AN ASYMMETRIC RING COMPLEX OF GROUP II CHAPERONIN USING CIRCULAR PERMUTATED CONNECTED MUTANTS (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei Yamamoto, Yuki Abe, Kazuki Moriya, Tctsuya Abe, Masafumi Yohda
  • 学会等名: MOLECULAR CHAPERONES & STRESS RESPONSES
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, New York, USA
  • 年月日: 2012-05-04
• [学会発表] DISSECTION OF ATP-INDEUCED CONFORMATIONAL CHANGE PROCESS OF GROUP II CHAPERONIN FROM A HYPERTHERMOPHILIC ARCHERON (2012)
  • 著者名/発表者名: Mayuno Arita, Kyotaro Kitamura, Kazuki Moriya, Ayumi Nakagawa, Koki Makabe, kunihiro Kuwajima, Masafumi Yohda
  • 学会等名: MOLECULAR CHAPERONES & STRESS RESPONSES
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, New York, USA
  • 年月日: 2012-05-02
• [学会発表] グループII型シャペロニンとの相互作用におけるαサブユニットの機能
  • 著者名/発表者名: 藤井冴郁、Phan The Tai、Sahlan Muhamad、座古保、前田瑞夫、養王田正文
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館、鳥取市
• [学会発表] Conformational change cycle group II chaperonin revealed by kinetic study and diffracted X-ray trackin
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yohda、Hiroshi Sekiguchi、Ayumi Nakagawa、Kazuki Moriya、Toshihiko Oka、Koki Makabe、Kunihito Kuwajima、Yuji Sasaki
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館、鳥取市
• [学会発表] グループII型シャペロニンアシンメトリックリング複合体の構築とリング間協調作用
  • 著者名/発表者名: 山本陽平、阿部由貴、守谷和騎、阿部哲也、関口博史、佐々木裕次、養王田正文
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館、鳥取市
• [学会発表] 好酸好熱性古細菌Picrophilus torridus 由来グループII型シャペロニンの機能・構造変化解析
  • 著者名/発表者名: 土田佳那子、山本陽平、養王田正文
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館、鳥取市
• [学会発表] Strunture and functional mechanism of small heat shock proteins
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yohda
  • 学会等名: The 13th International Conference on Quality in Research (QiR 2013)
  • 発表場所: Yogyakarta, Indonesia
  • 招待講演
• [学会発表] スモールヒートショックプロテインの構造と反応機構
  • 著者名/発表者名: 養王田正文、阿部哲也、守屋和騎、岡俊彦、花園祐矢、竹田一旗、三木邦夫
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 電子線１分子計測法 (DET) を用いたグループII型シャペロニンの構造変化の検出
  • 著者名/発表者名: 小川直樹、土田佳那子、山本陽平、佐々木裕次、石川晃、養王田正文
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] グループII型シャペロニンとの相互作用におけるシャペロニンC末端とプレフォルディンαサブユニットの機能
  • 著者名/発表者名: 藤井冴郁、The Tai Phan, Sahlan Muhamad, 座古保, 前田瑞夫, 養王田正文
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来グループII型シャペロニンのATP結合による構造変化解析
  • 著者名/発表者名: 石黒直輝、有田真優乃、山本陽平、真壁幸樹、桑島邦博、養王田正文
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] グループII型シャペロニンアシンメトリックリング複合体の構築とリング間協調作用解析
  • 著者名/発表者名: 山本陽平、阿部 由寛、守谷 和騎、 阿部 哲也、 関口 博史、 佐々木 裕次、養王田 正文
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 好酸好熱性古細菌 Picrophilus torridus 由来グループII 型シャペロニンの機能と構造変化
  • 著者名/発表者名: 土田佳那子、小川直樹、山本陽平、養王田正文
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] グループII型シャペロニンアシンメトリックリング複合体の構築とリング間協調作用
  • 著者名/発表者名: 山本陽平、阿部由寛、守谷和騎、阿部哲也、関口博史、佐々木裕次、養王田正文
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来グループII型シャペロニンのATP結合による構造変化の解析
  • 著者名/発表者名: 石黒直輝、有田真優乃、山本陽平、真壁幸樹、桑島邦博、養王田正文
  • 学会等名: 日本化学会秋季事業 第3回CSJ化学フェスタ2013
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] Cooperative Motion Analysis of group II chaperonin by X-ray Single Molecule Tracking
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Sekiguchi、Yohei Yamamoto、Mayuno Arinta、Naoki Ishiguro、Kouhei Ichiyanagi、Masafumi Yohda、Naoto Yagi、Yuji Sasaki
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] Inter-ring communication is dispensable in the reaction cycle of group II chaperonins
  • 著者名/発表者名: Yohei Yamamoto、Noriyuki Ishii、 Hiroshi Sekiguchi、Yuji C. Sasaki、Masafumi Yohda
  • 学会等名: 理数学生育成支援事業」独創的発想に富む科学者育成プログラム 国際ミニシンポジウム
  • 発表場所: 秋田ビューホテル
• [学会発表] グループII型シャペロニンにおけるリング間協調作用機構の解明
  • 著者名/発表者名: 山本陽平、石井則行、関口博史、佐々木裕次、養王田正文
  • 学会等名: 第8回 臨床ストレス応答学会大会
  • 発表場所: 信州大学医学部、松本市
• [図書] Thermophilic Microbes in Environmental and Industrial Biotechnology Tulasi Satyanarayana, Jennifer Litlechild, Yutaka Kawarabayasi 編 (2013)
  • 著者名/発表者名: Muhamad Sahlan, Masafiimi Yohda
  • 出版者: Springer