AAAプロテアーゼFtsHによる細胞機能制御とFtsHの結晶構造

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694222
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 小椋 光 熊本大学, 医学部, 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 / 胞子形成 / タンパク質複合体 / コンピューターモデリング / λファージ

研究概要

FtsH ATPaseの分子間触媒モデルを証明するため、さらに多数の変異体の活性を調べるとともに、同じAAAファミリーに属するNSF-D2の結晶構造を基にFtsH ATPaseの立体構造モデリングを行った。その結果、分子間触媒モデルはさらに支持され、しかもATP加水分解に伴う構造変化がリング状FtsH APTaseの中央の穴のサイズを制御するという可能性が示唆された。これは、この穴を通して起こる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、ATP加水分解によって制御されるという分子機構を示唆する。σ^<32>の分解におけるDnaKシャペロン系の役割について検討した結果、DnaKシャペロンがσ^<32>のRNAポリメラーゼへの結合を阻害することやFtsHプロテアーゼが局在する膜への移動に関わるという可能性は否定的で、DnaKシャペロンが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という可能性が強く示唆されたが、これをin vitroで証明するには至っていない。FtsHプロテアーゼの基質の一つである枯草菌の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。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C末端側の領域に局在することを明らかにした。これらの温度感受性がプロテアーゼドメインに変異を持つ不活性なFtsHと複合体を形成して活性型のプロテアーゼを形成することを示唆する結果を得た。5月に小椋と龍田がドイツ側の共同研究者を訪問し、FtsHによるσ^<32>の分解に関する共同研究を行い、9月には小椋がイギリス側の共同研究者を訪問し、枯草菌のFtsHに関する共同研究とFtsHの結晶化についての共同研究を行った。イギリス側の共同研究者Wilkinson博士とCutting博士はそれぞれ2月と3月に熊本を訪問し、共同研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] Iwasaki,H.: "Identification of functinal motifs of the RuvB motor protein for Holliday Junction branch migration, an AAA+class helicase, ny mutatinal analyses and sequence alignment of the homologs."Mol. Microbiol.. in press. (2000)
• [文献書誌] Teff,D.: "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] Makino,S.: "Second transmembrane segment of FtsH plays a role in its proteolytic activity and homo-oligomerzation."FEBS Lett.. 460. 554-558 (1999)
• [文献書誌] Karata,K: "Dissecting the role of a conserved motif (the second region of homology) in the AAA family of ATPases : site-directed mutagenesis of the ATP-dependent protease FtsH."J. Biol. Chem.. 274. 26225-26232 (1999)