膜タンパク質のクオリティコントロール:大腸菌SecYを中心として

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07680682
• 研究種目: 一般研究(C)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 秋山 芳展 京都大学, ウイルス研究所, 助手 (10192460)
• キーワード: 大腸菌 / 膜タンパク質 / タンパク質分解 / クオリティーコントロール / FtsH / ATPase / AAAファミリー

研究概要

タンパク質膜透過装置の主要膜内在性因子であるSecYタンパク質はパートナー分子であるSecEとの複合体を形成し損なった場合速やかに分解される。膜結合ATPase,FtsH(その細胞質ドメインには、原核生物から真核生物にわたって保存されていることが最近明らかになりつつある“AAA ATPase Family"に属する領域がある)は、このSecYの分解除去に必須の因子である。我々は精製蛋白質を用いたin vitro実験の結果、FtsHがSecYを直接分解するプロテアーゼであることを示した。また、同様に内在性膜蛋白質であるFIFo ATPase複合体のaサブユニットも単独ではFtsHによって分解されることを見いだし、σ^<32>の分解等も併せて、FtsHはある種の不安定なタンパク質に対する特異性の高いプロテアーゼであることが示された。一方FtsHには分解を伴うことなくある種の変異タンパク質(PhoAなど)に結合するシャペロンに類似した活性も存在することが分かった。更に、FtsHがATP依存的に高次構造変化を起こすこと、細胞内で他の膜結合プロテアーゼとして知られるHflK/Cなどと複合体を形成していることを見いだした。我々の以前の研究からFtsHは膜タンパク質アセンブリーにおいて役割を持つことも想定でき、膜に於いてプロテアーゼ・シャペロン複合機能を持つquality control machineを形成している可能性が考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Kihara, A., Akiyama,Y., and Ito, K.: "FtsH is required for proteolytic elimination of uncomplexed fprms of SecY, an essential protein translocase subunit." Proc. Natl. Acad. Sci. USA,. 92. 4532-4536 (1995)
• [文献書誌] Kishigami, S., Akiyama, Y., and Ito, K.: "Redox states of DsbA in the periplasm of Escherichia coli." FEBS Lett.364. 55-58 (1995)
• [文献書誌] Akiyama, Y., Yoshihisa, T., and Ito, K.: "FtsH, a membrane-bound ATPase, forms a complex in the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J. Biol. Chem.270. 23485-23490 (1995)
• [文献書誌] Akiyama, Y., and Ito, K.: "A new Esherichia coli gene, FdrA, identified through suppression analysis of dominant negative FtsH mutations." Mol. Gen. Genet.202-208 (1995)
• [文献書誌] Homma, T., Yoshihisa, Y., Kihara, A., Akiyama, Y., and Ito, K.: "Intracellular stability of α fragments of β-galactosidase: effects of amino-terminally fused polypeptides." Biochem. Biophys. Res. Commun.215. 452-458 (1995)
• [文献書誌] Shirai, Y., Akiyama, Y., and Ito, K.: "Suppression of ftsH Mutant Phenotypes by Overproduction of Molecular Chaperones." J. Bacteriol.178. 1141-1145 (1996)