シャペロニンの構造揺らぎとフォールディング介助機能

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学
• 研究課題/領域番号: 20107009
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 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: 桑島 邦博 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 (70091444)
• 連携研究者: 真壁 幸樹 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, 助教 (20508072)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 蛋白質 / フォールディング / 分子シャペロン / シャペロニン / 構造揺らぎ / 水素交換法 / 二次元NMR

研究概要

分子シャペロンは細胞内の蛋白質フォールディングに関わり、分子レベルの生命現象である蛋白質フォールディングと細胞レベルの生命現象とを結びつける重要な概念である。本研究では、分子シャペロンの構造揺らぎと機能発現との関係を物理化学的に明らかにする。ジメチルスルフォキシド停止水素重水素交換法と二次元NMRを利用して、さまざまなシャペロニン複合体中のGroESの水素重水素交換反応を追跡し、生物機能が構造揺らぎをどのように利用しているかについて研究した。

研究成果

• [雑誌論文] NMR characterization of the interaction of GroEL with amyloid β as a model ligand. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yagi-Utsumi, M., Kunihara, T., Nakamura, T., Uekusa, Y., Makabe, K., Kuwajima, K. & Kato, K.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of the cytotoxicity of human α-lactalbumin made lethal to tumor cells (HAMLET) and other protein-oleic acid complexes. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Aizawa, T., Kariya, R., Okada, S., Demura, M., Kawano, K., Makabe, K. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 14408-14416
  • 査読あり
• [雑誌論文] The H/D-Exchange Kinetics of the Escherichia coli Co-Chaperonin GroES Studied by 2D NMR and DMSO-Quenched Exchange Methods. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chandak, M.S., Nakamura, T., Makabe, K., Takenaka, T., Mukaiyama, A., Chaudhuri, T.K., Kato, K. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The use of spin desalting columns in DMSO-quenched H/D-exchange NMR experiments. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chandak, M.S., Nakamura, T., Takenaka, T., Chaudhuri, T.K., Yagi-Utsumi, M., Chen, J., Kato, K. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: Protein Sci. 巻: 22 ページ: 486-491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insights into the stability perturbations induced by N-terminal variation in human and goat α-lactalbumin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Makabe, K., Nakamura, T. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: Protein Eng. Des. Sel. 巻: 26 ページ: 165-170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Native-state heterogeneity of β_2-microglobulin as revealed by kinetic folding and real-time NMR experiments. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mukaiyama, A., Nakamura, T., Makabe, K., Maki, K., Goto, Y. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 425 ページ: 257-272
  • 査読あり
• [雑誌論文] The molten globule of β_2-microglobulin accumulated at pH 4 and its role in protein folding. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mukaiyama, A., Nakamura, T., Makabe, K., Maki, K., Goto, Y. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 425 ページ: 273-291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleotide-induced conformational changes of tetradecameric GroEL mapped by H/D exchange monitored by FT-ICR mass spectrometry. (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Q., Chen, J., Kuwajima, K., Zhang, H.M., Xian, F., Young, N.L. & Marshall, A.G.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 3 ページ: 1247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fibrillogenic propensity of the GroEL apical domain: a Janus-faced minichaperone. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chen, J., Yagi, H., Sormanni, P., Vendruscolo, M., Makabe, K., Nakamura, T., Goto, Y. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 586 ページ: 1120-1127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential four-state folding/unfolding of goat α-lactalbumin and its N-terminal variants. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoyori, K., Nakamura, T., Makabe, K., Maki, K., Saeki, K. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: Proteins 巻: 80 ページ: 2191-2206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissecting a bimolecular process of MgATP^<2-> binding to the chaperonin GroEL. (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen, J., Makabe, K., Nakamura, T., Inobe, T. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 410 ページ: 343-356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solubilization and folding of a fully active recombinant Gaussia luciferase with native disulfide bonds by using a SEP-Tag. (2011)
  • 著者名/発表者名: Rathnayaka, T., Tawa, M., Nakamura, T., Sohya, S., Kuwajima, K., Yohda, M. & Kuroda, Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1814 ページ: 1775-1778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptation of a hyperthermophilic group II chaperonin to relatively moderate temperatures. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki, T., Ushioku, S., Nakagawa, A., Oka, T., Takahashi, K., Nakamura, T., Kuwajima, K., Yamagishi, A. & Yohda, M.
  • 雑誌名: Protein Eng. Des. Sel. 巻: 23 ページ: 393-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different folding pathways taken by highly homologous proteins, goat α-lactalbumin and canine milk lysozyme. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Makabe, K., Tomoyori, K., Maki, K., Mukaiyama, A. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 396 ページ: 1361-1378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible recognition of the tRNA G18 methylation target site by TrmH methyltransferase through first binding and induced fit processes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ochi, A., Makabe, K., Kuwajima, K. & Hori, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 285 ページ: 9018-9029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-native alpha-helix formation is not necessary for folding of lipocalin: comparison of burst-phase folding between tear lipocalin and β-lactoglobulin. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, S., Yamashita, T., Yamada, Y., Fujiwara, K., Maki, K., Kuwajima, K., Matsumura, Y., Kihara, H., Tsuge, H. & Ikeguchi, M.
  • 雑誌名: Proteins 巻: 76 ページ: 226-236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetry of the GroEL-GroES complex under physiological conditions as revealed by small-angle X-ray scattering. (2008)
  • 著者名/発表者名: Inobe, T., Takahashi, K., Maki, K., Enoki, S., Kamagata, K., Kadooka, A., Arai, M. & Kuwajima, K.
  • 雑誌名: Biophys. J. 巻: 94 ページ: 1392-1402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing force-induced unfolding intermediates of a single staphylococcal nuclease molecule and the effect of ligand binding. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishii, T., Murayama, Y., Katano, A., Maki, K., Kuwajima, K. & Sano, M.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 375 ページ: 586-591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential action of ATP-dependent subunit conformational change and interaction between helical protrusions in the closure of the built-in lid of group II chaperonins. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki, T., Iizuka, R., Takahashi, K., Maki, K., Masuda, R., Sahlan, M., Yebenes, H., Valpuesta, J.M., Oka, T., Furutani, M., Ishii, N., Kuwajima, K. & Yohda, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 283 ページ: 34773-34784
  • 査読あり
• [学会発表] Sequential four-state folding/unfolding of goat α-lactalbumin and its N-terminal variants. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwajima, K.
  • 学会等名: 17th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation - Progress in materials science and synchrotron radiation -
  • 発表場所: Hiroshima Univ.
  • 年月日: 20130228-0301
• [学会発表] Structural fluctuation of free GroES and the GroES-SR1 complex studied by the use of hydrogen/deuterium (H/D) exchange. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chandak, M.S., Nakamura, T., Makabe, K., Takenaka, T., Mukaiyama, A., Chaudhuri, T.K., Chen, J., Kato, K. & Kuwajima, K.
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of the Biophysical Society (USA)
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 20130202-06
• [学会発表] The structure and function of HAMLET and its related protein complexes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwajima, K.
  • 学会等名: 3rd HAMLET Conference
  • 発表場所: Lund, Sweden
  • 年月日: 20121207-08
• [学会発表] Structural fluctuations and functional expression of the chaperonin complexes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwajima, K.
  • 学会等名: 6th International Symposium "Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions,"
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20121205-06
• [学会発表] シャペロニン超分子複合体の水素交換反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑島邦博
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「分子シャペロンの機能発現の新展開と細胞制御」
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20121115-16
• [学会発表] Molecular Mechanisms of the Escherichia coli Chaperonin Function. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwajima, K.
  • 学会等名: 3rd Asia Pacific Protein Association (APPA) Conference
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20110506-09
• [図書] Water and Biomolecules-Physical Chemistry of Life Phenomena (分担執筆) (2009)
  • 著者名/発表者名: Kuwajima, K.
  • 総ページ数: 307
  • 出版者: Springer-Verlag, Berlin & Heidelberg
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/read0007744/
• [産業財産権] 蛋白質-化学療法剤複合体及びその製造方法,並びに医薬 (2012)
  • 発明者名: 桑島邦博、中村敬、真壁幸樹、岡田誠治
  • 権利者名: 自然科学研究機構、熊本大学
  • 産業財産権番号: 特願2012-147492
  • 出願年月日: 2012-06-29
• [産業財産権] 球状蛋白質の準安定状態を用いた抗癌細胞作用のある分子の作成 (2011)
  • 発明者名: 桑島邦博、中村敬、真壁幸樹
  • 権利者名: 自然科学研究機構
  • 産業財産権番号: 特願2011-238611
  • 出願年月日: 2011-10-31