シャペロニン反応メカニズムの再検証：円順列変異型ＧｒｏＥＬの構造・機能解析

• 研究課題/領域番号: 25440026
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 溝端 知宏 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50263489)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: シャペロニン / ストップト・フロー解析 / 円順列変異 / フォールディング

研究成果の概要

変性蛋白質の構造回復を促すシャペロニンは大小2種類の蛋白質がATPの結合・加水分解に依存してダイナミックに構造を変化させ，解離会合を繰り返すことで機能を発揮する。本研究では，シャペロニンの作用機構を分子レベルで理解するため，大腸菌由来のシャペロニンGroELに様々な機能障害を引きおこす変異を導入し，変異型GroELがATP依存的に構造を変化させる様子を蛍光ストップト・フロー法で解析した。計3種類の変異体を解析した結果，GroELの分子機構において複数の重要イベント（変性蛋白質に対する親和性を調節する，等）が同時進行している「並列型」の反応機構が確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Structural basis of Cu, Zn-superoxide dismutase amyloid fibril formation involves interaction of multiple peptide core regions (2016)
  • 著者名/発表者名: Ida, M. Ando, M. Adachi, M. Tanaka, A. Machida, K. Hongo, K. Mizobata, T. Yamakawa, M. Y. Watanabe, Y. Nakashima, K. Kawata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 巻: 159 号: 2 ページ: 247-260
  • DOI: 10.1093/jb/mvv091
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anthocyanin suppresses the toxicity of Abeta deposits through diversion of molecular forms in in vitro and in vivo models of Alzheimer's disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamakawa, M. Y. Uchino, K. Watanabe, Y. Adachi, T. Nakanishi, M. Ichino, H. Hongo, K. Mizobata, T. Kobayashi, S. Nakashima, K. Kawata, Y.
  • 雑誌名: Nutritional Neuroscience 巻: 19 号: 1 ページ: 32-42
  • DOI: 10.1179/1476830515y.0000000042
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Probing the dynamic process of encapsulation in Escherichia coli GroEL (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizuta, T. Ando, K. Uemura, T. Kawata, Y. Mizobata, T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 10 ページ: e78135-e78135
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0078135
  • 査読あり
• [学会発表] ATPの加水分解が引き起こすGroELサブユニットの動的構造変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤井 豊、本郷 邦広、河田 康志、溝端 知宏
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] アントシアニンによるアルファークリスタリン蛋白質の凝集抑制 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下田 香、山下 智、本郷 邦広、溝端 知宏、小林 沙織、河田 康志
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] ALS発症原因タンパク質SOD1の構造安定性とアミロイド線維形成機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井田 昌孝、安藤 瑞歩、本郷 邦広、溝端 知宏、河田 康志
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] 強制テザリング法によるシャペロニンGroELの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福井 直也、本郷 邦広、溝端 知宏、河田 康志
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] アントシアニンによる家族性ALS原因タンパク質SOD1 G93Aのアミロイド線維形成抑制 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤 瑞歩、本郷 邦広、溝端 知宏、小林 沙織、河田 康志
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Stopped-Flow characterisation of a mutant chaperonin GroEL with a CXXC motif (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoko Shima, Masashi Ikeda, Kunihiro Hongo, Yasushi Kawata, Tomohiro Mizobata
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島市あわぎんホール
  • 年月日: 2015-06-25
• [学会発表] Inhibition mechanism of anthocyanin for Alpha-synuclein amyloid fibril formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Seki Lee, Kazuya Hirakawa, Kunihiro Hongo, Tomohiro Mizobata, Yasushi Kawata
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島市あわぎんホール
  • 年月日: 2015-06-25
• [学会発表] Effect of GroEL Apical Domain on the Aggregation of alpha-Synuclein (2015)
  • 著者名/発表者名: Bimlesh Ojha, Kunihiro Hongo, Tomohiro Mizobata, Yasushi Kawata
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島市あわぎんホール
  • 年月日: 2015-06-25
• [学会発表] 家族性ALS原因タンパク質SOD1 G93A変異体のアミロイド線維形成機構の解明とポリフェノールVMAによる線維形成抑制効果の検証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安藤 瑞歩, 井田 昌孝, 足立 誠幸, 本郷 邦広, 溝端 知宏, 小林 沙織, 山川（吉田） 三穂, 渡辺 保裕, 中島 健二, 河田 康志
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-17
• [学会発表] マウス由来プリオンタンパク質のアミロイド線維形成と細胞毒性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川添 亜沙美, 藤井 冴郁, 森本 悠介, 本郷 邦広, 溝端 知宏, 小林 沙織, 河田 康志
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-17
• [学会発表] αシヌクレイン蛋白質のアミロイド線維核部位に存在するPhe94とその周辺残基の線維形成における役割解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋木 美裕, 伊藤 有未, 本郷 邦広, 溝端 知宏, 河田 康志
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-17
• [学会発表] 化学修飾による大腸菌GroEL円順列変異体CP376の機能改変 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栗本 成正, 薬師寺 佑典, 伊佐治 算浩, 水田 敏史, 本郷 邦広, 河田 康志, 溝端 知宏
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-17
• [学会発表] Curious Characteristics of a Mutant Chaperonin GroEL with Multiple Cysteines in the Central Cavity (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Mizobata, Shuhei Fusa, Masashi Ikeda, Kunihiro Hongo, Yasushi Kawata
  • 学会等名: The 28th Annual Symposium of The Protein Society
  • 発表場所: San Diego, CA USA
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-07-30
• [学会発表] Study of E. coli GroEL Using Stopped-Flow Analysis and Circular Permutation (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Mizuta, Tatsuya Uemura, Kunihiro Hongo, Yasushi Kawata, Tomohiro Mizobata
  • 学会等名: The 28th Annual Symposium of The Protein Society
  • 発表場所: San Diego CA USA
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-07-30
• [学会発表] 家族性ALS発症原因タンパク質SOD1 G93A変異体のapo化による立体構造とアミロイド線維形成の特性変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安藤 瑞歩，井田 昌孝，本郷 邦広， 溝端 知宏，河田 康志
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] クリスタリン蛋白質の凝集抑制に関わる内在性,外来性シャペロンの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下田 香，山下 智，本郷 邦広，溝端 知宏，小林 沙織，河田 康志
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] 蛍光Stopped-flow測定による変異体GroEL D398A-RWの動的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井 豊，安藤 華純，河田 康志， 溝端 知宏
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] パーキンソン病原因蛋白質α-synucleinのアミロイド線維に対するアントシアニンの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河田 康志，平川 和哉，本郷 邦広，溝端 知宏，小林 沙織
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] 変異解析・ストップフロー法を用いた大腸菌GroELの研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 水田 敏史，植村 達也，本郷 邦広，河田 康志，溝端 知宏
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] シャペロニンGroEL頂上ドメインの反応サイクルにおける動きと役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 溝端知宏
  • 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)
  • 招待講演
• [学会発表] シャペロニンGroELのHinge2部位Gly192残基の変異体機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福井直也，荒木紀帆，本郷邦広，溝端知宏，河田康志
  • 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)