2023 年度研究成果報告書

環境に対応して機能を変えるホモ多量体酵素の動的構造変化の解析

研究課題

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研究課題/領域番号	20K06509
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分43020:構造生物化学関連
研究機関	横浜市立大学
研究代表者	池上貴久横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (20283939)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード	解糖系 / GAPDH / アロステリック効果 / ホモ多量体 / NMR
研究成果の概要	解糖系の酵素であるグリセルアルデヒド３リン酸脱水素酵素（GAPDH）は、４つの同じサブユニットが集まったホモ四量体である。GAPDH は、生体が老化して酸化ストレスにさらされた際に、本来の機能とは異なる別の機能をもつ蛋白質に変身するため、moon-lighting protein と呼ばれている。この変化の仕組みを NMR と thermal shift assay, 分析ゲル濾過で解析した結果、機能の変化はサブユニット数の変化に起因することが示唆された。特に NAD がない状態で ATP が存在した時にそれが顕著であった。
自由記述の分野	構造生物学
研究成果の学術的意義や社会的意義	GAPDH は生化学的に長らく研究されてきた分子であり、従来よりサブユニット分裂が機能変化に関与する可能性が示唆されてきた。しかし、決定的な証拠はなく、議論の的となっていた。本研究では、分析ゲル濾過による分子レベルの解析とNMRによる原子レベルの解析を組み合わせることで、このサブユニット分裂を原子レベルで実証した。このサブユニット分裂は、老化や酸化ストレスによって引き起こされる。またGAPDH は、アルツハイマー病やパーキンソン病の発症に関わる分子との相互作用も報告されており、重要な役割をもつことが示唆されている。