牛肝臓プロテアソーム活性化因子PA28の高分解能X線結晶構造解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10680640
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 森本 幸生 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (80200450)
• キーワード: プロテアソーム / プロテアソーム活性化因子 / X線結晶構造解析 / 免疫応答 / 超分子複合体

研究概要

真核生物におけるプロテアソームは、細胞内で不要になったタンパク質を速やかに分解し、これにより細胞機能を安定に保ち細胞周期の調節を担う分子量75万の巨大な非リソソーム系細胞内プロテアーゼである。またこのタンパク分解は、プロテアソーム活性化因子PA28が結合し複合体を形成することによりタンパタ質を特異的に認識・選別し、ペプチド生成による抗原提示機構をも併せて持つ免疫応答系の超分子集合体として機能する。本研究ではこの超分子系の中でタンパク分解を担当するプロテアソームとその免疫系でのPA28の認識・選別および複合体形成機構を3次元立体構造から明らかにすることを目的とした。
牛肝臓から抽出したプロテアソームはMPDを沈殿剤として結晶化を行い、SPring-8大型放射光施設で回折実験を行った。酵母プロテアソームをモデルとした分子置換法により解析を行い、現在モデル構築、修正、精密化を行っている。また活性化因子PA28については、肝臓からの抽出量が少なく良好な結晶は得られていない。元来、免疫誘導がかかって発現されるものであるから、大量精製のために臓器の変更も含め、細胞培養による発現などを模索中である。これらの実験と並行して溶液中でのプロテアソームとPA28結合様式をさぐるため、X線溶液散乱法による解析を行った。これによりPA28は溶液中では2量体を形成しているものの、プロテアソームとの複合体形成では、それが解離してプロテアソームの片側だけに結合することが示唆された。片側だけに結合する意味、ペプチドを厳密に認織しそれを提示する生化学的な機構を明らかにする駆動力になると考えている。

研究成果

• [文献書誌] T.Matsumoto,et.al.: "Roles of Functional Loops and the C-Terminal Segment of a Single-Stranded DNA Binding Protein Elucidated by X-Ray Structure Analysis"J.Biochem.. 127. 329-335 (2000)
• [文献書誌] J.Masuda,et al.: "A new mode of B12 binding and the direct participation of a Potassium ion in enzyme catalysis: X-ray structure of diol dehydratase"Structure. 7. 997-1008 (1999)
• [文献書誌] K.Suto,et.al.: "How do the X-ray structure and the NMR structure of FMN-Binding protein differ?"Acta.Cryst.. D56. 368-371 (2000)
• [文献書誌] H.Naitow,et al.: "A low-resolution structure of rice dwarf virus determined by ab intio phasing"Acta.Cryst.. D55. 77-84 (1999)
• [文献書誌] 森本幸生: "X線解析によるプロテアーゼの構造解析"蛋白質核酸酵素. 42. 2448-2453 (1997)
• [文献書誌] Y.Morimoto,et al.: "X-ray crystallographic studies on Bovine 20S Immuno-proteasome"Photon Factory Activity Report. 14. 75 (1996)