運動マシナリーとしてのＡＡＡ型分子シャペロン

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 運動超分子マシナリーが織りなす調和と多様性
• 研究課題/領域番号: 25117517
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 小椋 光 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00158825)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 分子シャペロン / 高速原子間力顕微鏡 / AAAタンパク質 / p97/CDC-48 / 26Sプロテアソーム / katanin / 微小管

研究実績の概要

AAA型シャペロンである線虫のp97ホモログCDC-48のN-D1ドメインのATP依存的回転運動は1段階で起こることをすでに報告している。ヒトp97ホモログVCPについても同様の高速AFM解析を行ったところ、VCPではもう1段階サブステップがあることを見出した。2つのサブステップからなる回転運動の分子機構を解明するため、センサー残基やアルギニン・フィンガー残基の変異体を構築し、解析した。また、N末端側をマイカ上に固定する方法を確立し、実際にATP加水分解を行っているD2ドメインのATP加水分解サイクルにおける構造変化観察した。その結果、ATPサイクルにおいて、ポアの開閉が観察された。酵母由来の26Sプロテアソームの高速AFM観察を行い、26Sプロテアソームの安定的観察条件を見出したので、次に26Sプロテアソームとモデル基質タンパク質の複合体の観察を進めた。その結果、26Sプロテアソームの片方の制御ユニットにポリユビキチン鎖が結合してふらふら動く様子が観察できた。微小管を切断するAAA型シャペロンkataninについて、ポア領域にある塩基性残基の機能的重要性を明らかにした。また、kataninの認識に必要な微小管構成サブユニットα-およびβ-チューブリンの酸性残基に富むC末端領域の重要性について検討した結果、α/β-チューブリン両方のC末端領域が切断活性に必要であることを明らかにし、kataninリングがα/β-チューブリン両方のC末端領域を同時に引っ張ることでチューブリンα/βヘテロ2量体を微小管から引き抜くというモデルを提唱した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Microtubule severing by katanin p60 AAA+ ATPase requires the C-terminal acidic tails of both α- and β-tubulins and basic amino acid residues in the AAA+ ring pore. (2015)
  • 著者名/発表者名: Johjima, A., Noi, K., Nishikori, S., Ogi, H., Esaki, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.614768
  • 査読あり
• [学会発表] AAAタンパク質kataninによる微小管切断におけるAAAドメインのpore領域の残基とtubulin C末端配列の重要性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 城島 愛、野井 健太郎、錦織 伸吾、荻 博次、江崎 雅俊、小椋 光
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるAAAシャペロンp97の主要ATPase(D2)リングの構造変化の直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 大輔、野井 健太郎、有田 (森岡) 健一、小椋 光
  • 学会等名: 第52回 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌市 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Visualization of dynamics of the 26S proteasome and proteasome-substrate complexes by high-speed AFM (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., Noi, K., Okawa, A., Tsuchiya, H., Saeki, Y., Takahashi, K., Inobe, T., Yamanaka, K., and Ogura, T.
  • 学会等名: Key Forum: From Stem Cells to Organs
  • 発表場所: 熊本市 熊本市医師会館
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるAAAシャペロンp97の主要ATPase(D2)リングの直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 大輔、野井 健太郎、有田 (森岡) 健一、小椋 光
  • 学会等名: 第14回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜市 ワークピア横浜/横浜産貿ホールマリネリア
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野のホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/fukusei/index.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野 AAAのホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/AAA/aaainfo.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所のホームページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/index.html