X線結晶構造解析によるシャペロニン・マシーナリーの作用機構解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13033010
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 田口 英樹 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (40272710)
• キーワード: 分子シャペロン / GroEL / シャペロニン / X線結晶構造解析

研究概要

細胞の中での実行部隊である蛋白質がどのように誕生し、成熟し、移動し、傷つき、修復され、そして死に至るか、について我々はまだまだ知らないことばかりである。ただ、この「蛋白質の一生」において、分子シャペロンが主役として活躍していることはわかってきた。分子シャペロンの中でも、シャペロニンGroEL(Hsp60)は蛋白質のフォールディングを司っている最重要なシャペロンであり、これまで多くの研究がなされでいる。その結果、作用機構の概略はわかったと言えるが、変性蛋白質をどのようにし認識しているのか、かご型蛋白質であるシャペロニンが変性蛋白質をかごの中に取り入れる仕組みはどうなっているのか、など基本的だが重要なことがわかっていない。
最近の我々の研究の結果、GroELの作用機構サイクルの中で非常に重要と思われる中間体を速度論的に同定した。そこで、本研究では、この中間体に相当するGroEL複合体の立体構造を明らかにすることを第一の目的とした。本年度の成果は以下の通りである。
我々が速度論的に同定したGroEL中間体は、寿命が3秒しかない中間体であるため、結晶化することができない。しかし、最近鳥取大の河田博士らによって作成されたGroEL変異体(C138W)は、サイクル途中の中間状態で反応が止まる。この変異体を使って結晶構造解析を行えば、中間状態の立体構造が明らかになると予想される。そこで、結晶化の準備として、このC138W変異体を作成したのち、精製を行い、機能の評価を行った。そしてGroESや変性蛋白質との複合体にしたあと結晶化を行う。

研究成果

• [文献書誌] Inoue, Y.: "Strong Growth Polarity of Yeast Prion-Fiber Revealed by Single Fiber Imaging"J.Biol.Chem.. 276. 35227-35230 (2001)
• [文献書誌] Taguchi, H: "Single-molecule observation of protein-protein interactions in the chaperonin system"Nat.Biotechnol.. 19. 861-865 (2001)
• [文献書誌] Fukami, T.A.: "Crystal Structure of Chaperonin-60 from Paracoccus denitrificans"J.Mol.Biol.. 312. 501-509 (2001)
• [文献書誌] Shiseki, K.: "Synchronized Domain Opening Motion of GroEL is Essential for Communication between the Two Rings"J.Biol.Chem.. 276. 11335-11338 (2001)
• [文献書誌] Takada, K.: "Isolation of Ubiquitin-E2 (Ubiquitin-Conjugating Enzyme) Complexes from Erythroleukemia Cells using Immunoaffinity Techniques"Biochemical J.. 356. 199-206 (2001)
• [文献書誌] Yoshida, T.: "Archaeal group II chaperonin mediates protein folding in the ciscavity without a detachable GroES-like co-chaperonin"J.Mol.Biol.. 315. 73-85 (2002)
• [文献書誌] 田口 英樹(分担): "分子シャペロンによる細胞機能制御"シュプリンガー・フェアラーク東京. 219 (2001)