20Sプロテアソームの示す基質凝集塊形成阻止とアンフォルダーゼ機能の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680717
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 井上 雅広 久留米大学, 医学部, 講師 (00232562)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 樹 久留米大学, 医学部, 助手 (30238159) ; 矢野 仁康 徳島大学, 分子酵素科学研究センター, 助教授 (40304555) ; 木戸 博 徳島大学, 分子酵素科学研究センター, 教授 (50144978)
• Keywords: 分子シャペロン / プロテアソーム / 19SCap / アンフオールディング / 熱変性凝集塊形成 / ATP / ADP / ATP-ADP exchange reaction

Research Abstract

多分子集合体の多機能ブロテアーゼの20Sプロテアソームに、分子シャペロン機能のあることを見いだして報告してきた。分子シャペロンは基質の結合と解離にATPとADPの交換反応が必要とされているが、20Sブロテアソームのサブユニット群内に、これを裏付けるATP-ADP exchange reactionを担うサブユニットとして、CSとC8サブユニットが同定された。20Sプロテアソームのシャペロン機能として、基質蛋白質の熱変性凝集塊形成に対する濃度依存的な抑制効果が認められるが、変性した蛋白質の立体構造を巻きもどすリフォールディング活性は認められなかった。シリンダー状の20Sプロテアソームの両端に、プロテアソームの調節サブユニットの19SCapの結合した26Sプロテアソームでは、より広範なシャペロン機能として熱変性凝集塊形成の抑制効果とアンフォールダーゼ機能が認められた。なお19SCap単独でも、熱変性凝集塊形成の抑制効果とアンフォールダーゼ機能が認められた。26Sプロテアソームの蛋白質分解機能はATP依存性で、プロテアーゼの活性中心のある20Sプロテアソームのシリンダー内に基質蛋白質を運び込むために、ATPは必要と考えられてきた。しかし20S,26Sプロテアソーム,19S Capの熱変性凝集塊形成の抑制とアンフォールダーゼ機能にATPやADPは必要としないことが明らかとなった。しかも熱変性凝集塊形成抑制とアンフォールダーゼ機能の発現に、基質蛋白質はリング状、あるいはシリンダー状のブロテアソームの外側に結合して立体構造変換を受けていることが、変性基質を分解するProteinaseKの効果から推定された。このようにプロテアソームのシャペロン機能は、ATPを必要としない熱性凝集塊形成の抑制とアンフォールダーゼ機能、ATPを必要とする基質蛋白質のシリンダー内への輸送機能に分けて考えられる。

Research Products

• [Publications] Yano., M., Kanesaki Y., Koumoto, Y., Inoue, M., Kido.H.: "Chaperon activities of the 26S and 20S proteasome"Current Protein and Peptide Science 2003. (in press). (2003)
• [Publications] Nakamura, Y., Inoue, M., Okumura., et al.: "Cloning, expression analysis, and tissue distribution of esp-1/testsin, a membrane-type serine protease from the rat"The Journal of Medical Investigation. 50. 78-86 (2002)