AAAプロテアーゼFtsHによる細胞機能制御とFtsHの結晶構造

2000 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, 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 / Fプラスミドの分配 / 胞子形成 / 分子シャペロン / ストレス応答

研究概要

5月にイスラエル側共同研究者Oppenheimを招聘し、温度感受性ftsH変異株に関する共同研究を行い、8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。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。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。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、FtsHプロテアーゼによるσ^<32>の分解において、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可能性を強く示唆する結果を得た。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。

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] 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)