分子シャペロン機能を有するシャトル型プロテアソーム活性化因子の同定と構造機能解析

• 研究課題/領域番号: 24657113
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設)
• 研究代表者: 加藤 晃一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (20211849)
• 連携研究者: 山口 拓実 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (60522430) ; 矢木 真穂 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 特任助教 (40608999) ; 佐藤 匡史 名古屋市立大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (80532100)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: プロテアソーム / 4次構造 / 活性化因子 / シャペロン / 古細菌 / 四次構造

研究概要

真核生物のプロテアソームは、自発的に形成されるのではなく、アッセンブリーシャペロンの介助を受けて段階的に形成される。一方、古細菌のプロテアソームはサブユニットの自発的集合により形成される。最近、ゲノム解析からプロテアソームアッセンブリーシャペロンの古細菌ホモログとしてPbaBが見出された。しかし、古細菌のプロテアソーム形成におけるアッセンブリーシャペロン様タンパク質の役割は明確ではなかった。本研究を通じて、PbaBはプロテアソーム活性因子として働くことを突き止めることができた。さらに、PbaBと20Sプロテアソームからなる超分子複合体の作動メカニズムを解明するための糸口を見出すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Basis for Proteasome Formation Controlled by an Assembly Chaperone Nas2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoh T, Saeki Y, Hiromoto T, Wang YH, Uekusa Y, Yagi H, Yoshihara H, Yagi-Utsumi M, Mizushima T, Tanaka K, Kato K
  • 雑誌名: Structure 巻: (掲載確定) 号: 5 ページ: 731-743
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total Synthesis and Characterization of Thielocin B1 as a Protein-Protein Interaction Inhibitor of PAC3 Homodimer (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Doi, M. Yoshida, K. Ohsawa, K. Shin-ya, M. Takagi, Y. Uekusa, T. Yamaguchi, K. Kato, T. Hirokawa, T. Natsume
  • 雑誌名: Chem. Sci 巻: 5 号: 5 ページ: 1860-1868
  • DOI: 10.1039/c3sc53237b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational characterization of a protein complex involving intrinsically disordered protein by small-angle neutron scattering using the inverse contrast matching method: a case study of interaction between α-synuclein and PbaB tetramer as a model chaperone (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Sugiyama
  • 雑誌名: Journal Applied Crystallography 巻: 47 号: 1 ページ: 430-435
  • DOI: 10.1107/s1600576713033475
  • 査読あり
• [雑誌論文] An archaeal homolog of proteasome assembly factor functions as a proteasome activator (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kumoi, T. Satoh, K. Murata, T. Hiromoto, T. Mizushima, Y. Kamiya, M. Noda, S. Uchiyama, H. Yagi, and K. Kato
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 号: 3 ページ: e60294-e60294
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0060294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial arrangement and functional role of α subunits of proteasome activator PA28 in hetero-oligomeric form. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, M., Sahashi, H., Kurimoto, E., Takata, S., Yagi, H., Kanai, K., Sakata, E., Minami, Y., Tanaka, K., and Kato K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 432 号: 1 ページ: 141-145
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.01.071
  • 査読あり
• [雑誌論文] New crystal structure of proteasome-dedicated chaperone Rpnl4 at 1.6 Å resolution. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim, S., Nishide, A., Saeki, Y., Takagi, K., Tanaka, K., Kato, K., Mizushima, T.
  • 雑誌名: Acta Cryst F 巻: 68 号: 5 ページ: 517-521
  • DOI: 10.1107/s1744309112011359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for specific recognition of Rpt1p, an ATPase subunit of the 26S proteasome, by a proteasome-dedicated chaperone Hsm3p (2012)
  • 著者名/発表者名: Takagi, T., et al
  • 雑誌名: Journl of Biological Chemistry 巻: 287 号: 15 ページ: 12172-12182
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.345876
  • 査読あり
• [学会発表] 生命分子の揺らぎと秩序形成独 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 日本学術振興会分子系の複合電子機能第181 委員会
  • 発表場所: 国際高等研究所(京都)
  • 年月日: 2014-02-25
• [学会発表] Mechanistic Insights into Dynamic Orchestration of Proteasomes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kato
  • 学会等名: Pure and Applied Chemistry International Conference (PACCON) 2014
  • 発表場所: Khon Kaen(Thailand)
  • 年月日: 2014-01-08
• [学会発表] Mechanistic Insights into Dynamic Orchestration of Proteasomes (2014)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kato
  • 学会等名: Applied Chemistry International Conference (PACCON) 2014
  • 発表場所: Khon Kaen,Thailand
  • 招待講演
• [学会発表] An archaeal homolog of proteasome assembly chaperone forms a homotetramer and functions as proteasome activator (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kumoi, T. Satoh, K. Murata, T.Hiromoto, T. Mizushima, Y. Kamiya, M.Noda, S. Uchiyama, M. Sugiyama, H. Yagi,and K. Kato
  • 学会等名: 6^<th> Japan-Korea Seminars on Biomolecular Science : Experiments and Simulation
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知)
  • 年月日: 2013-11-27
• [学会発表] Structural basis for proteasome formation mediated by assembly chaperone Nas2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Satoh, H. Yagi, Y-H. Wang, Y. Uekusa,T. Hiromoto, M. Yagi-Utsumi, T.Mizushima, and K. Kato
  • 学会等名: 6 ^<th> Japan-Korea Seminars on Biomolecular Science : Experiments and Simulation
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知)
  • 年月日: 2013-11-27
• [学会発表] Interaction mode of a proteasome assembly chaperone Nas2 with the proteasome Rpt5 subunit (2013)
  • 著者名/発表者名: Y-H. Wang, T. Satoh, T. Hiromoto, Y.Uekusa, H. Yagi, M. Yagi-Utsumi, T.Mizushima, Y. Saeki, K. Tanaka, and K.Kato
  • 学会等名: 山田研究会・統合バイオサイエンスシンポジウム
  • 発表場所: 伊良湖
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] Mechanistic insights into the proteasome orchestration by a proteasome assembly chaperone Nas2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Satoh, Y. Uekusa, T. Hiromoto, H. Yagi,M. Yagi-Utsumi, T. Mizushima, Y. Saeki,K. Tanaka, and K. Kato
  • 学会等名: 7th International Conference on StructuralGenomics (ICSG2013-SLS)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2013-08-01
• [学会発表] Structural insights into proteasome orchestration mechanism through a proteasome assembly factor Nas2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Satoh, Y. Uekusa, T. Hiromoto, H. Yagi,M. Yagi-Utsumi, T. Mizushima, Y. Saeki,K. Tanaka, and K. Kato
  • 学会等名: 8 ^<th>Asian Biophysics Association Symposium (ABA Jeju 2013)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2013-05-27
• [学会発表] プロテアソームの分子集合における集合因子Nas2 の機能発現機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤匡史、植草義徳、廣本武史、矢木宏和、矢木真穂、水島恒裕、佐伯泰、田中啓二、加藤晃一
  • 学会等名: 第77回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-05-25
• [学会発表] 生命分子のダイナミクスと自己組織化国際高等研究所研究プロジェクト (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」第1回研究会
  • 発表場所: 国際高等研究所(京都)
  • 年月日: 2013-04-21
• [学会発表] プロテアソーム集合因子Nas2 を介したプロテアソームの分子集合機構の構造基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤匡史、植草義徳、廣本武史、矢木真穂、矢木宏和、水島恒裕、佐伯泰、田中啓二、加藤晃一
  • 学会等名: 日本薬学会 第133回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] NMR とSANS によるタンパク質の動的構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 中性子連携研究会
  • 発表場所: 京都大学東京オフィス(東京)
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] プロテアソームを構成するサブユニットとその集合因子Ump1p の相互作用解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大川慶祐、矢木宏和、植草義徳、矢木真穂、水島恒裕、佐藤匡史、佐伯泰、田中啓二、加藤晃一
  • 学会等名: 日本生物物理学会中部支部講演会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知)
  • 年月日: 2013-02-19
• [学会発表] 生命分子複合体の動態解明への実験的アプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所 粒子線基礎物性研究特別講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪)
  • 年月日: 2013-02-12
• [学会発表] ATP 非依存性シャペロンの構造ダイナミクスと機能発現メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 新学術領域「揺らぎと生体機能」「水和とATP」合同公開シンポジウム「ゆらぎと水-生命のエネルギーと分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪ガーデンパレス(大阪)
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 重水素化標識を用いたタンパク質複合体の4次構造ダイナミクスの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一、杉山正明
  • 学会等名: J-PARC プロジェクト課題「生体高分子の構造-ダイナミクス相関の解析」キックオフ会議
  • 発表場所: J-PARCセンター(茨城)
  • 年月日: 2012-07-19
• [学会発表] プロテアソーム19S 制御因子複合体形成シャペロンHsm3 の構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高木賢治、金相佑、加藤晃一、田中啓二、佐伯泰、水島恒裕
  • 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(愛知)
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] 新規プロテアソーム活性化因子PbaB の構造と機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雲井健太郎、佐藤匡史、矢木宏和、廣本武史、水島恒裕、内山進、野田勝紀、村田和義、神谷由紀子、加藤晃一
  • 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(愛知)
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] 古細菌タンパク質PbaB によるATP 非依存的プロテアソーム活性化機構の構造基盤 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雲井健太郎、佐藤匡史、廣本武史、水島恒裕、神谷由紀子、野田勝紀、内山進、村田和義、矢木宏和、加藤晃一
  • 学会等名: 第76回日本生化学会 中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知)
  • 年月日: 2012-05-26
• [学会発表] 生命分子の揺らぎと秩序形成
  • 著者名/発表者名: Koichi Kato
  • 学会等名: （独）日本学術振興会 分子系の複合電子機能第181委員会
  • 発表場所: 国際高等研究所（京都府）
  • 招待講演
• [学会発表] An archaeal homolog of proteasome assembly chaperone forms a homotetramer and functions as proteasome activator
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kumoi, Tadashi Satoh, Kazuyoshi Murata, Takeshi Hiromoto, Tsunehiro Mizushima, Yukiko Kamiya, Masanori Noda, Susumu Uchiyama, Masaaki Sugiyama, Hirokazu Yagi, Koichi Kato
  • 学会等名: 6th Japan-Korea Seminars on Biomolecular Science: Experiments and Simulation
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] 生命分子のダイナミクスと自己組織化
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」第１回研究会
  • 発表場所: 国際高等研究所（京都府）
  • 招待講演
• [学会発表] プロテアソーム集合因子Nas2を介したプロテアソームの分子集合機構の構造基盤
  • 著者名/発表者名: 佐藤匡史，植草義徳，廣本武史，矢木真穂，矢木宏和，水島恒裕，佐伯 泰，田中啓二，加藤晃一
  • 学会等名: 日本薬学会 第133回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
• [学会発表] NMＲとＳＡＮＳによるタンパク質の動的構造解析
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 中性子連携研究会
  • 発表場所: 京都大学東京オフィス（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] プロテアソームを構成するサブユニットとその集合因子Ump1pの相互作用解析
  • 著者名/発表者名: 大川慶祐，矢木宏和，植草義徳，矢木真穂，水島恒裕，佐藤匡史，佐伯 泰，田中啓二，加藤晃一
  • 学会等名: 日本生物物理学会中部支部講演会
  • 発表場所: 名古屋大学野依記念学術交流館（愛知）
• [学会発表] 生命分子複合体の動態解明への実験的アプローチ
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所 粒子線基礎物性研究特別講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] ATP非依存性シャペロンの構造ダイナミクスと機能発現メカニズム
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 新学術領域「揺らぎと生体機能」「水和とATP」合同公開シンポジウム 「ゆらぎと水－生命のエネルギーと分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪ｶﾞｰﾃﾞﾝﾊﾟﾚｽ（大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] 重水素化標識を用いたタンパク質複合体の４次構造ダイナミクスの研究
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一，杉山正明
  • 学会等名: J-PARCプロジェクト課題「生体高分子の構造－ダイナミクス相関の解析」キックオフ会議
  • 発表場所: Ｊ－ＰＡＲＣｾﾝﾀｰ（茨城）
• [学会発表] プロテアソーム19S 制御因子複合体形成シャペロン Hsm3の構造解析
  • 著者名/発表者名: 高木賢治，金 相佑，加藤晃一，田中啓二，佐伯 泰，水島恒裕
  • 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（愛知）
• [学会発表] 新規プロテアソーム活性化因子 PbaB の構造と機能
  • 著者名/発表者名: 雲井健太郎，佐藤匡史，矢木宏和，廣本武史，水島恒裕，内山 進，野田勝紀，村田和義，神谷由紀子，加藤晃一
  • 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（愛知）
• [学会発表] 古細菌タンパク質PbaBによるATP非依存的プロテアソーム活性化機構の構造基盤
  • 著者名/発表者名: 雲井健太郎，佐藤匡史，廣本武史，水島恒裕，神谷由紀子，野田勝紀，内山 進，村田和義，矢木宏和，加藤晃一
  • 学会等名: 第76回日本生化学会 中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎ｺﾝﾌｧﾚﾝｽｾﾝﾀｰ（愛知）