1997 年度実績報告書

シャペロニンGroELの標的タンパク質認識の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号	07408017
研究機関	東京大学
研究代表者	桑島邦博東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (70091444)
研究分担者	伊倉貞吉東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (50251393)
キーワード	分子シャペロン / シャペロニン / GroEL / 折れたたみ機構 / 球状タンパク質 / α-ラクトアルブミン / スタフィロコッカルヌクレアーゼ
研究概要	昨年度までの研究により、スタフィロコッカルヌクレアーゼ(SNase)の巻き戻り中間体はGroELにより強く認識され、大過剰のGroELが存在すると、SNaseはGroELとの結合状態のまま、ゆっくりと(速度定数0.01s^<-1>)巻き戻ることがわかっている。しかし、野生型SNaseとP47T+P117G変異体では、すべてのSNase分子がGroELとの結合状態で巻き戻るためには、SNaseに対して二倍モル以上のGroEL14量体を加えなくてはならない。SNase1分子に対して2分子のGroELが結合することは考えにくいので、これは、SNaseとGroELとの結合反応速度がフリーのSNaseの巻き戻り速度と拮抗しているためであると考えられる。そこで、巻き戻り速度の遅くなったSNase変異体、A90SとA69Tの巻き戻りに及ぼすGroELの影響を調べた。いずれの変異体に対しても、1/2モルGroELの添加により、巻き戻り反応の大部分がGroELとの結合状態で進行するのが観測され、SNaseとGroELとの結合のストイキオメトリーは2:1([SNase]:[GroEL])であることが分かった。 SNaseとアポαラクトアルブミン(αLA)とでは巻き戻り反応に対するGroELの影響が、見かけ上、大きく異なっていることがわかった。GroELの濃度を変えてタンパク質の巻き戻り反応を測定し見かけ上の巻き戻り速度を求めると、アポαLAでは巻き戻りの速度定数が変化するのに対し、SNaseではフリーで巻き戻る時の主要な速度過程の変化量が小さくなり、GroELが過剰になるとGroELとの結合状態で巻き戻る遅い過程のみになった。この時、それぞれの過程の速度定数に大きな変化はなかった。そこで我々は、GroELと標的タンパク質は可逆的に結合するが、GroELとの結合状態でも標的タンパク質が巻き戻る経過が存在すると言うスキームを立て、計算機上でGroELの影響を受けながらタンパク質が巻き戻る過程をシュミレートした。その結果、二つのタンパク質の巻き戻りにたいするGroELの影響は見かけ上大きく異なるが、いずれも、同一の反応スキームで説明されることがわかった。

研究成果
(5件)

すべてその他

すべて文献書誌 (5件)

[文献書誌] Tsurupa,GP: "Refolding Kinetics of Staphylococcal Nuclease and Its Mutants in the Presence of the Chaperonin GroEL" J.Mol.Biol.(In the press).
[文献書誌] Arai,M: "Kinetic Refolding of β-Lactoglobulin.Studies by Synchrotron X-Ray Scattering,and Circular Dichroism,Absorption and Fluoressence Spectroscopy" J.Mol.Biol.275. 149-162 (1998)
[文献書誌] Ikura,T: "Kinetic folding and cis/trans prolyl isomerization of staphylococcal nuclease.A study by stopped-flow absorption,stopped-flow circular dichroism and molecular dynamics simulations" Biochemistry. 36. 6529-6538 (1997)
[文献書誌] Okazaki,A: "Hydrogen-exchange kinetics of reduced α-lactalbumin bound to the chaperonin GroEL" J.Biochem.(Tokyo). 121. 534-541 (1997)
[文献書誌] Kataoka,M: "Structual characterization of the molten globule of α-lactalbumin by solution X-ray scattering" Protein Sci.6. 422-430 (1997)

1997 年度 実績報告書

シャペロニンGroELの標的タンパク質認識の分子機構

研究代表者

桑島 邦博 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (70091444)

研究成果

[文献書誌] Tsurupa,GP: "Refolding Kinetics of Staphylococcal Nuclease and Its Mutants in the Presence of the Chaperonin GroEL" J.Mol.Biol.(In the press).

[文献書誌] Arai,M: "Kinetic Refolding of β-Lactoglobulin.Studies by Synchrotron X-Ray Scattering,and Circular Dichroism,Absorption and Fluoressence Spectroscopy" J.Mol.Biol.275. 149-162 (1998)

[文献書誌] Ikura,T: "Kinetic folding and cis/trans prolyl isomerization of staphylococcal nuclease.A study by stopped-flow absorption,stopped-flow circular dichroism and molecular dynamics simulations" Biochemistry. 36. 6529-6538 (1997)

[文献書誌] Okazaki,A: "Hydrogen-exchange kinetics of reduced α-lactalbumin bound to the chaperonin GroEL" J.Biochem.(Tokyo). 121. 534-541 (1997)

[文献書誌] Kataoka,M: "Structual characterization of the molten globule of α-lactalbumin by solution X-ray scattering" Protein Sci.6. 422-430 (1997)

1997 年度実績報告書

桑島邦博東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (70091444)