温熱耐性の分子機構

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07274274
• 研究機関: 愛知県がんセンター
• 研究代表者: 大塚 健三 愛知県がんセンター, 放射線部, 主任研究員 (40150213)
• キーワード: Hsp40 / Hsp70 / 温熱耐性 / 熱ショック蛋白質

研究概要

我々は数年前に哺乳動物細胞において、分子量4万のHsp40を見い出し、これがバクテリアのDnaJの相同体であること、また細胞内ではHsp40はHsp70と挙動を共にすることなどを報告してきた。更にマウス培養細胞(SCCVII)においては、Hsp70だけでなくHsp40も温熱耐性の良い指標になることもわかった。今年度は主に次の2点について検討した。
1)in vivoにおけるHsp70/Hsp40と温熱耐性の相関、
マウスの大腿部に移植した腫瘍細胞(SCCVII)を恒温槽にて分割加温し、その後経時的に腫瘍径を計測して、tumor growth delayによって温熱耐性を調べた。同時に腫瘍組織内のHsp70とHsp40をウエスタンブロット法にて定量した。温熱耐性とHsp70/Hsp40の量は良く相関し、in vivoにおいてもHsp70だけでなくHsp40も温熱耐性の良いマーカーなることが示された。
2)精製したHsp70およびHsp40の分子シャペロン機能。
ヒトHsc70(構成型p73)およびヒトHsp40を大腸菌で高発現する系を確立し、それぞれほぼ純粋に精製した。Hsc70は弱いながらATPase活性を持っているが、Hsp40は3〜4倍程度その活性を促進した。このHsp40のHsc70ATPaseの促進活性は42〜45℃で最も高かった。またモデル蛋白質としてロ-ダニ-スを用いた実験ではHsc70とHsp40は協調的に働いて、変性したロ-ダニ-スの凝集を抑え、ある程度活性を回復させることも示された。
熱ショックによって主には蛋白質の変性が引き起こされると考えられているが。今回の我々の結果から、Hsc70とHsp40は変性蛋白質の凝集を防ぎ、ATPのエネルギーを使って再び元通りに折りたたむよう機能していることが示唆された。これが温熱耐性の分子機構の1つではないかと考えている。

研究成果

• [文献書誌] Sugito Kazuhiro: "Interaction between hsp70 and hsp40, eukaryotic homologues of Dnak and DnaJ, in human cells expressing mutant-type p53." FEBS Lett.358. 161-164 (1995)
• [文献書誌] Kaneko Ryuji: "Heat-shock protein 40, a novel predictor of thermotolerance in murine cells." Radiat. Res.142. 91-97 (1995)
• [文献書誌] Terada Kazutoyo: "Role of heat shock cognate 70 protein in import of ornithine transcarbamylase precursor into mammalian mitochondria." Mol. Cell. Biol.15. 3708-3713 (1995)
• [文献書誌] Yamane Mitsuo: "Cotranslocation and colocalization of hsp40(DnaJ) with hsp70(DnaK) in mammalian cells." Cell Struct. Funct.20. 157-166 (1995)
• [文献書誌] Ohtsuka Kenzo: "Guidebook to Molecular Chaperones and Protein Folding Catalysis" M. J. Gething, Ed., Oxford University Press(in press), (1996)