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2019 年度 実施状況報告書

PDIファミリー酵素が触媒する新生鎖の酸化的フォールディング機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K16092
研究機関関西学院大学

研究代表者

金村 進吾  関西学院大学, 理工学部, 助教 (50803178)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードPDIファミリー / 新生鎖 / 酸化的フォールディング / ジスルフィド結合 / 小胞体 / 二次構造
研究実績の概要

立体構造の安定性に大きく寄与するジスルフィド結合を有するタンパク質のフォールディングに関して、ジスルフィド結合がいつ、どのように形成されるのか未だ不明な点が多い。この点に関して、二次構造形成後、ジスルフィド結合形成するモデルとジスルフィド結合形成後に二次構造形成するモデルが考えられる。この問題を明らかにするため、本年は無細胞タンパク質合成系とセミインタクト細胞を組み合わせた新規の小胞体内タンパク質発現システムを用いて、新生鎖のジスルフィド結合形成とフォールディングの関係性について調べた。新生鎖として大きさやジスルフィド結合の数が異なる3つの基質(β2ミクログロブリン、プロラクチン、ADAMメタロペプチダーゼドメイン10)を選定した。実験の結果、二次構造を持たないADAMメタロペプチダーゼドメイン10では先に非天然型のジスルフィド結合が形成された。その後、異性化により天然型のジスルフィド結合が形成されコンフォメーショナルフォールディングが行われることがわかった。一方で、二次構造を有するβ2ミクログロブリンやプロラクチンでは、部分的な二次構造形成の後に天然型のジスルフィド結合が形成され、最終的に天然型の立体構造が形成されることがわかった。これらの結果から、タンパク質の二次構造が、フォールディングにおける天然型のジスルフィド結合形成を促進していることがわかった。今後、PDIファミリーの過剰発現やノックダウンなどによる影響を調べ、各PDIファミリーの役割を明らかにする予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ジスルフィド結合形成とフォールディングとの相関に関して、一定の解釈を得ることができ、国際誌に論文発表した。

今後の研究の推進方策

ジスルフィド結合形成とフォールディングとの関係性に関して、PDIファミリーの過剰発現やノックダウンなどによる影響を調べ、各PDIファミリーの役割を明らかにする。さらに、精製した全長の還元変性基質を用いて、ジスルフィド結合の形成及びフォールディング経路を詳細に調べ、新規システムを利用した実際の小胞体内で起こる反応と比較・検証する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Glasgow(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Glasgow
  • [雑誌論文] Protein secondary structure determines the temporal relationship between folding and disulfide formation2020

    • 著者名/発表者名
      Robinson Philip J.、Kanemura Shingo、Cao Xiaofei、Bulleid Neil J.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 295 ページ: 2438~2448

    • DOI

      10.1074/jbc.RA119.011983

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Protein Disulfide Isomerase Family: from proteostasis to pathogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Matsusaki Motonori、Kanemura Shingo、Kinoshita Misaki、Lee Young-Ho、Inaba Kenji、Okumura Masaki
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      巻: 1864 ページ: 129338~129338

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.04.003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 小胞体内における新生鎖のジスルフィド結合形成機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      金村進吾、奥村正樹、Neil Bulleid、稲葉謙次
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] Mechanisms of disulfide bond formation of newly synthesized polypeptide chains in the endoplasmic reticulum2019

    • 著者名/発表者名
      Kanemura S., Okumura M., Robinson P. J., Bulleid N. J. and Inaba K.
    • 学会等名
      International Symposium on Disordered Proteins, Protein Folding, and Disease-causing Aggregation
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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