多彩な細胞機能を司るAAAファミリープロテアーゼFtsHの研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10480195
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 小椋 光 熊本大学, 発生医学研究センター, 助教授 (00158825)
• キーワード: ATPase / プロテアーゼ / 分子シャペロン / ストレス応答 / Fプラスミドの分配 / 胞子形成

研究概要

AAAファミリーATPaseのATP加水分解機構について、変異FtsHの解析と構造モデリングの結果に基づいて「分子間触媒モデル」を提唱し、証明してきた。このモデルにおいて、AAA ATPaseは6量体のオリゴマーを形成し、ATP結合ポケットは2つのサブユニットの境界領域に形成され、両サブユニットの保存された残基がATPの加水分解に重要な役割を演じる。このモデルはさらに、ATP加水分解に伴う構造変化がリング状FtsH ATPaseの中央の穴のサイズを制御するという可能性を示唆した。これは、基質タンパク質のプロテアーゼドメインへの移行反応がこの穴を通して起こり、ATP加水分解によって制御されるというモデルに分子基盤を与えるものである。熱ショック応答機構におけるFtsHおよびDnaKシャペロン系の役割について検討した結果、DnaKシャペロン系は、FtsHプロテアーゼによるσ^<32>の分解において、σ^<32>に直接作用して、FtsHによる分解を受けやすい構造に変化させる可能性が強く示唆された。温度感受性ftsH変異株を新たに2株分離し、これらの変異がすべてC末端領域に局在することを明らかにした。また、温度感受性ftsH変異株の新しい表現型としてミニFプラスミドの分配阻害を見いだした。複製したプラスミドDNAが細胞長の1/4,3/4の位置に正しく位置しないものが高頻度で見られた。枯草菌FtsHプロテアーゼの基質の一つであるSpoVMが膜に作用し、細胞増殖に阻害効果を持つことを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Inagawa,T.,Kato,J.,Niki,H.,Karata,K.,and Ogura,T.: "Defective plasmid partition in ftsH mutants of Escherichia coli."Mol.Gen.Genet.. (in press). (2001)
• [文献書誌] 小椋光,唐田清伸,千葉志信,秋山芳展: "AAAプロテアーゼ"蛋白質核酸酵素(臨時増刊号「新世紀に向けての蛋白質科学の進展」(中村春木,森川耿右,鈴木紘一,三浦謹一郎(編)). (印刷中). (2001)
• [文献書誌] karata,K.,Verma,C.S.,Wilkinson,A.J.,and Ogura: "Probing the mechanism of ATP hydrolysis and substrate translocation in the AAA protease FtsH by modelling and mutagenesis."Mol.Microbiol.. 39. 890-903 (2000)
• [文献書誌] 小椋光,唐田清伸: "リング状オリゴマーを形成するAAA^+ ATPaseの構造と機能."細胞工学. 19. 1362-1371 (2000)
• [文献書誌] Tatsuta,T.,Joo,D.M.,Calendar,R.,Akiyama,Y.,and Ogura,T.: "Evidence for an active role of the DnaK chaperone system in the degradation of σ^<32>."FEBS Lett.. 478. 271-275 (2000)
• [文献書誌] Prajapati,R.,Ogura,T.,and Cutting,S.M.: "Structural and functional studies on an FtsH inhibitor from Bacillus subtilis."Biochim.Biophys.Acta. 1475. 353-359 (2000)
• [文献書誌] Iwasaki,H.,Han,Y.-W.,Okamoto,T.,Ohnishi,T.,Yoshikawa,M.,Yamada,K.,Toh,H.,Daiyasu,H.,Ogura,T.,and Shinagawa,H.: "Mutational analysis of the functional motifs of RuvB,an AAA^+ class helicase and motor protein for Holliday junction branch migration."Mol.Microbiol.. 36. 528-538 (2000)
• [文献書誌] Teff,D.,Koby,S.,Shotland,Y.,Ogura,T.,Oppenheim,A.B.: "A colicin-tolerant Escherichia coli mutant that confers Hfl phenotype carries two mutations in the region coding for the C-terminal domain of FtsH (HflB)."FEMS Microbiol.Lett.. 183. 115-117 (2000)
• [文献書誌] 小椋光,龍田高志,友安俊文: "分子シャペロンによる細胞機能制御(永田和宏,森正敬,吉田賢右(編)).シュプリンガー・フェアラークフ"大腸菌のストレス応答と分子シャペロン.(印刷中). (2001)
• [文献書誌] 小椋光: "生体膜のエネルギー装置(吉田賢右,茂木立志(編)).共立出版,東京"AAA ATPase:細胞のATPエンジン(その2). 12 (2000)