プレフォルディンとII型シャペロニンによるタンパク質フォールディング機構の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15032212
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 養王田 正文 東京農工大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50250105)
• キーワード: シャペロニン / シャペロン / プレフォルディン / 古細菌 / 超好熱性菌 / フォールディング / 協調機構 / 変性蛋白質

研究概要

II型シャペロニンにおけるHelical Protrusionの役割を解明するために,超好熱性古細菌Thermococcus sp.strain KS-1由来αシャペロニンのHelical Protrusion (32残基)を欠損させたディリーションミュータントαDel I,αDel II,αDel III(各10残基,20残基,32残基欠損)を作成し,ブタ心臓由来citrate synthase(CS)の熱凝集阻害活性と,GFP及びThermoplasma acidophilum由来CSを基質としたATP依存的リフォールディング活性を野生型と比較した.その結果,いずれの変異体もCSの熱凝集阻害活性は野生型とほぼ同じであったが,ATP依存的リフォールディング活性はほぼ一様に低下していた.昨年度,ATPの結合によりII型シャペロニンがOpen構造からClose構造に変化することを示唆する結果を得ているが,野生型と変異体をX線小角散乱で解析することにより,この構造変化がHelical Protrusionのコンフォメーション変化によるものであることを証明した.以上の結果から,ATP結合によるHelical Protrusionのコンフォメーション変化により基質タンパク質のフォールディングが引き起こされることが示唆された.シャペロニンとプレフォルディンの相互作用のKineticsをBiacoreを用いた表面プラスモン共鳴により解析したところ,Bivalentな結合様式であることが分かった.この結果は,プレフォルディンとシャペロニンが複数の結合部位を介して相互作用していることを示唆している.

研究成果

• [文献書誌] Usui K, Hatipoglu OF, Ishii N, Yohda M.: "Role of the N-terminal region of the crenarchaeal sHsp.StHsp14.0,in thermal-induced disassembly of the complex and molecular chaperone activity."Biochem Biophys Res Commun. 315・1. 113-118 (2004)
• [文献書誌] Iizuka R, So S, Inobe T, Yoshida T, Zako T, Kuwajima K, Yohda M.: "Role of the helical protrusion in the conformational change and molecular chaperone activity of the archaeal group II chaperonin."J Biol Chem.. (in press). (2004)
• [文献書誌] Shomura Y, Yoshida T, Iizuka R, Maruyama T, Yohda M, Miki K.: "Crystal structures of the group II chaperonin from Thermococcus strain KS-1:steric hindrance by the substituted amino acid.and inter-subunit rearrangement between two crystal forms."J Mol Biol.. 335・5. 1265-1278 (2004)
• [文献書誌] Usui K, Ishii N, Kawarabayashi Y, Yohda M.: "Expression and biochemical characterization of two small heat shock proteins from the thermoacidophilic crenarchaeon Sulfolobus tokodaii strain 7."Protein Sci.. 13・1. 134-144 (2004)
• [文献書誌] Iizuka R, Yoshida T, Shomura Y, Miki K, Maruyama T, Odaka M, Yohda M.: "ATP binding is critical for the conformational change from an open to closed state in archaeal group II chaperonin."J Biol Chem.. 278・45. 44959-44965 (2003)
• [文献書誌] Ishii D, Kinbara K, Ishida Y, Ishii N, Okochi M, Yohda M, Aida T.: "Chaperonin-mediated stabilization and ATP-triggered release of semiconductor nanoparticles."Nature. 423・6940. 628-632 (2003)