植物システインプロテアーゼ:多段階翻訳後プロセシングと細胞内輸送

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640776
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 南川 隆雄 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (30087001)
• キーワード: システインプロテイナーゼ / 翻訳後プロセシング / エンドペプチターゼ / ケツルアズキ / 種子発芽 / 細胞内輸送 / 液胞 / 小胞体

研究概要

ケツルアズキ(Vigna mungo)発芽子葉において発現するシステインプロテイナーゼ(SH-EP)はタンパク質貯蔵型液胞中の貯蔵タンパク質分解に主要な役割を担っている。SH-EPは液胞に局在するにもかかわらず、そのC末端にタンパク質の小胞体残留シグナルLys-Asp-Glu-Leu(KDEL)配列をもつプロテアーゼである。また、SH-EPは膜結合リボソーム上で45-kDaプレプロ型として合成され、約2kDaのシグナルペプチドの切断を伴って43kDaのプロ型ポリペプチドとして小胞体内腔に局在し、小胞体から液胞への輸送途中または液胞内で翻訳後プロセシングを受けて成熟型33-kDaSH-EPになる。本年度の研究は、発芽種子子葉細胞の構造観察および免疫電子顕微鏡観察により、SH-EPの輸送経路を明らかにすることを目的として行った。その結果、発芽種子子葉細胞中のタンパク質分解酵素には異なる2つの液胞輸送経路があることを証明した。ゴルジ体を経由しない小胞体由来のKV小胞(KDEL-tailed cysteine proteinase-accumulating vesicle)を介したSH-EPの大量輸送によってタンパク質貯蔵型液胞中の貯蔵タンパク質を急速に分解を行うことにより、タンパク質貯蔵型液胞が貯蔵タンパク質を含まない分解型液胞に急激に変換すると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Okamoto,T. and. Minamikawa,T.: "A vacuolar cysteine endopeptidase (SH-EP) that digests seed storage globulin characterization, regulation of gene expression, and posttranslational processing."J. Plant Physiol.. 152. 675-682 (1998)
• [文献書誌] Okamoto,T., Minamikawa,T. et al: "Posttranslational removal of the carboxy1-terminal KDEL of the cysteine protease SH-EP occurs prior to maturation of the enzyme."J. Biol. Chem.. 274. 11390-11398 (1999)
• [文献書誌] Okamoto,T. and Minamikawa,T.: "Molecular cloning and characterization of Vigna mungo processing enzyme 1(VmPE-1),an asparaginyl endo pepetidase possibly involved in post-translational processing of a vacuolar cysteine endopeptidase(SH-EP)."Plant Mol. Biol.. 39. 63-73 (1999)