新規膜結合性プロテアソームの構造特性と生理機能の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380297
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 小出 武比古 姫路工業大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60018695)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐伯 晃一 姫路工業大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40360052) ; 若林 貞夫 姫路工業大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80148436)
• Keywords: プロテアソーム / ERbプロテアソーム / 品質管理機構

Research Abstract

プロテアソームは主として真核生物の細胞質に存在する巨大分子プロテアーゼ複合体で、品質管理機構をはじめとする種々の細胞内タンパク質分解、細胞周期・免疫・炎症・受精・アポトーシスおよびストレス応答など、きわめて多方面に機能する多機能性プロテアーゼである。本研究は、我々が初めて精製に成功した新規膜結合性プロテアソーム(ERbプロテアソームと命名、以下ERbと略記)と、従来より知られている細胞質20Sプロテアソーム(以下20Sと略記)との比較において、ERbの構造的特性と生理機能の解明を目的とする。
今年度はERbに特異的なサブユニットを同定し、そのサブユニットがERbの機能における役割を解析した。
1.ERbに特異的サブユニットの同定とその構造解析(小出・佐伯が担当)
ERbと20Sプロテアソームのサブユニットを逆相HPLCによって分別し、そのピークパターンを比較したところ、ERbにおいては、α5に相当するサブユニットが2種類(一時的に、K,Lと命名)存在することを見出した。さらに、それぞれをリジルエンドペプチダーゼで消化し、HPLCおよびMALDI-TOF/MSで詳細に解析した結果、ERbに固有のサブユニットLの構造的特徴を明らかに出来た。すなわち、20Sでは、同じものが2個ずつ存在するが、ERbのα5は2種類あり、膜結合能はERbに特異的に存在するサブユニットLにあることが推察された。
2.ERbの機能解析(小出・若林・佐伯が担当)
1)ERbに特異的なサブユニットLおよびその部位特異的置換体を発現し、これまで細胞内分解を解析してきたアンチトロンビンΔE313の分解の分解を解析したところ、いずれの場合にも、サブユニットK発現細胞よりも促進されたことから、サブユニットLがERbの異常タンパク質の細胞内分解に重要な役割を担っていることが強く示唆された。(小出・佐伯が担当)
2)プロテアソームのタンパク性インヒビターが知られていないので、種々の既知インヒビターについて解析したところ、2種類のプロテアーゼインヒビターがプロテアソームの3種類の合成基質特異性水解活性の一部またはすべてを阻害することを見出した。
現在、阻害のstoichiometryと阻害機構を解析中である。(小出・若林が担当)