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2011 年度 実績報告書

グループ2型シャペロニンの構造変化プロセスと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 21370067
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・工学研究院, 教授 (50250105)

キーワードシャペロン / シャペロニン / フォールディング / 構造変化 / 古細菌 / ストップトフロー
研究概要

1分子シャペロンの一種であるグループ2型シャペロニン(CPN)は二重リング構造を形成し、リング内部の空洞に変性蛋白質を取り込み、ATP依存的な構造変化により変性蛋白質の構造形成を促進する。この構造変化機構に焦点を当て、3つの観点から研究を行った。(1)構造変化におけるリング内サブユニット間協調作用機構解明を目的に、Trpを導入した変異体サブユニット(F)とATP加水分解欠損変異サブユニット(A)が交互に配置されたヘテロ変異体Cpn(FA)_8を作製し、その特性を解析した。その結果、リング内にATP加水分解欠損変異サブユニットが存在してもATP依存的なタンパク質フォールディング活性及びリング全体の構造変化能は維持されるが、その速度は低下することが示された。この結果から、CPN機能には隣接したサブユニット間の協調した構造変化が寄与していることが示唆された。(2)Stopped-flow Fluorometryと時分割回折X線追跡法を用いた解析により、CPNの構造変化は2段階であることを明らかにした。まず、各サブユニットにATPが結合して構造変化が起こり部分的にCloseする。さらに、この構造変化の後、リングの回転を伴う2段階目の構造変化が引き起こされ、Clgsed構造が形成される。この2段階目の構造変化はATP加水分解に依存し、フォールディングに必須であることが示唆された。(3)リング間の協調作用機構を解明するために、循環置換型連結CPN(CPN^<CPC>)を用いた非対称型CPN(CPN^<ASR>)の構築方向を確立した。CPN^<CPC>は、2個のサブユニットを連結し、そのN末端またはC末端を欠損させ逆の末端に付加した変異体である。CPN^<CPC>と野生型シャペロニンを共発現させると、それぞれが独立にリングを形成するため、CPN^<CPC>と野生型のそれぞれで形成されるリングからなる、CPN^<ASR>が形成される。このCPN^<ASR>を解析することで、これまで未解明であった、リング間の協調機構を明らかにできる。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] The N-terminal replacement of an olfactory receptor for the development of a yeast-based biomimetic odor sensor2012

    • 著者名/発表者名
      Fukutani Y, Nakamura T, Yorozu M, Ishii J, Kondo A, Yohda M.
    • 雑誌名

      Biotechnol Bioeng

      巻: 109 ページ: 205-212

    • DOI

      10.1002/bit.23327

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amyloid oligomer detection by immobilized molecular chaperone2012

    • 著者名/発表者名
      Sakono M. Zako T, Yohda M, Maeda M.
    • 雑誌名

      Biochemical Engineering Journal

      巻: 61 ページ: 28-33

    • DOI

      10.1016/j.bej.2011.12.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dimer structure and conformational variability in the N-terminal region of an archaeal small heat shock protein, StHsp14.02011

    • 著者名/発表者名
      Takeda K, Hayashi T, Abe T, Hirano Y Hanazono Y, Yohda M, Miki K.
    • 雑誌名

      J Struct Biol

      巻: 174 ページ: 92-99

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2010.12.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monooxygenation by a thermophilic cytochrome P450 via direct electron donation from NADH2011

    • 著者名/発表者名
      Matsumura H, Matsuda K, Nakamura N, Ohtaki A, Yoshida H, Kamitori S, Yohda M, Ohno H.
    • 雑誌名

      Metallomics

      巻: 3 ページ: 389-395

    • DOI

      10.1039/C0MT00079E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] StHsp14.0, a small heat shock protein of Sulfolobus tokodaii strain 7, protects denatured proteins from aggregation in the partially dissociated conformation2011

    • 著者名/発表者名
      Abe T, Oka T, Nakagome A, Tsukada Y Yasunaga T, Yohda M.
    • 雑誌名

      J Biochem

      巻: 150 ページ: 403-409

    • DOI

      10.1093/jb/mvr074

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Properties and crystal structure of methylenetetrahydrofolate reductase from Thermus thermophilus HB82011

    • 著者名/発表者名
      Igari S, Ohtaki A, Yamanaka Y, Sato Y, Yohda M, Odaka M, Noguchi K, Yamada K.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 6 ページ: e23716

    • DOI

      10.1371/joumal.pone.0023716

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solubilization and folding of a fully active recombinant Gaussia luciferase with native disulfide bonds by using a SEP-Tag2011

    • 著者名/発表者名
      Rathnayaka T, Tawa M, Nakamura T, Sohya S, Kuwajima K, Yohda M, Kuroda Y.
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta

      巻: 1814 ページ: 1775-1778

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2011.09.001

    • 査読あり
  • [学会発表] 循環置換型連結変異体によるグループII型シャペロニンヘテロリング複合体の構築2011

    • 著者名/発表者名
      山本陽平、阿部由寛、守谷和騎、阿部哲也、養王田正文
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] 超好熱性古細菌由来II型シャペロニンのリング内サブユニット間協調作用機構に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      有田真優乃、守谷和騎、真壁幸樹、桑島邦博、養王田正文
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] ATP dependent conformational change and protein folding mechanism of group II chaperonin2011

    • 著者名/発表者名
      Yohda M, Nakagawa A, Moriya K, Oka T, Sekiguchi H, Sasaki YC, Makabe K, Kuwajima K
    • 学会等名
      The 4th UP International Symposium
    • 発表場所
      ローマ大学、イタリア(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-29
  • [学会発表] 超好熱性古細菌Thermococcus strain KS-1由来グループII型シャペロニンの反応機構2011

    • 著者名/発表者名
      養王田正文、中川あゆみ、守谷和騎、岡俊彦、関口博史、佐々木裕次、真壁幸樹、桑島邦博
    • 学会等名
      第6回臨床ストレス応答学会大会
    • 発表場所
      名古屋大学舞鶴キャンパス
    • 年月日
      2011-11-04
  • [学会発表] ATP dependent conformational change and protein folding mechanism of group II chaperonin2011

    • 著者名/発表者名
      Yohda M, Nakagawa A, Moriya K, Oka T, Sekiguchi H, Sasaki YC, Makabe K, Kuwajima K
    • 学会等名
      The 11th KIAS Conference on Protein Structure and Function
    • 発表場所
      KOREA INSTITUTE FOR ADVANCED STUDY、韓国(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-08
  • [学会発表] 超好熱性古細菌Thermococcus strain KS-1 由来グループII型シャペロニンの反応機構2011

    • 著者名/発表者名
      養王田正文、中川あゆみ、守谷和騎、岡俊彦、関口博史、佐々木裕次、真壁幸樹、桑島邦博
    • 学会等名
      第63回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      東京農工大学小金井キャンパス
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] 超好熱性古細菌由来II型シャペロニンのATP結合・加水分解による構造変化機構に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      有田真優乃、北村享太郎、守谷和騎、中川あゆみ、真壁幸樹、桑島邦博、養王田正文
    • 学会等名
      第63回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      東京農工大学小金井キャンパス
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] 循環置換型連結変異体によるII型シャペロニンヘテロリング複合体の構築2011

    • 著者名/発表者名
      山本陽平、阿部由寛、阿部哲也、養王田正文
    • 学会等名
      第63回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      東京農工大学小金井キャンパス
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] 超好熱性古細菌由来II型シャペロニンのヌクレオチド結合部位の構造変化に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      守谷和騎、北村享太郎、中川あゆみ、真壁幸樹、桑島邦博、養王田正文
    • 学会等名
      第11回蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク、大阪
    • 年月日
      2011-06-07
  • [学会発表] 循環置換型連結変異体によるII型シャペロニンヘテロリング複合体の構築2011

    • 著者名/発表者名
      山本陽平、阿部由寛、阿部哲也、養王田正文
    • 学会等名
      第11回蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク、大阪
    • 年月日
      2011-06-07
  • [学会発表] 速度論的解析に基づくグループII型シャペロニンの反応機構2011

    • 著者名/発表者名
      養王田正文、中川あゆみ、守谷和騎、岡俊彦、真壁幸樹、桑島邦博
    • 学会等名
      第11回蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク、大阪
    • 年月日
      2011-06-07
  • [学会発表] Conformational change and protein folding mechanism of group II chaperonin proposed from stopped-flow experiments and diffracted X-ray tracking2011

    • 著者名/発表者名
      Yohda M, Nakagawa A, Sekiguchi H, Moriya K, Oka T, Makabe K, Kuwajima K, Sasaki YC
    • 学会等名
      The 3rd Pacific Protein Association Conference
    • 発表場所
      上海大学、中国
    • 年月日
      2011-05-06

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公開日: 2013-06-26  

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