プロテアソームの分子構造と細胞生物学的機能解析

蛋白酶体分子结构及细胞生物学功能分析

基本信息

批准号：
07680691
负责人：
田中啓二
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

真核生物のATP依存性プロテアーゼであるプロテアソームは非常に複雑な分子構成をもった多成分複合体であり、細胞内では不均一な分子集合体として解離会合システムを形成している。本年度において、ヒトプロテアソームの触媒ユニットを構成するサブユニットの全ての遺伝子のクローニングを完成し、触媒機能を司る基本ユニットが、αリングとβリング(各々7個のサブユニット群から構成)がαββαの順に会合し円筒型粒子を形成していることを明らかにした。この触媒ユニットの両端には二種の調節ユニットが会合する。一つは11Sの円錐型構造体でPA28レギュレーターと名付けられ、3種のファミリー蛋白質から構成されている。本年度、これらPA28レギュレーターの機能解析を行った結果、この11S-20Sプロテアソーム複合体はペプチド分解活性を強く増強するが、蛋白分解活性はないことが判明した。もう一つは22SのV字型構造体で、28-112kDaの多数のサブユニット群から構成されている。この22S-20Sプロテアソーム複合体は約200万のキャタピラ-型粒子で26Sプロテアソームと名付けられている。26Sプロテアソームはユビキチンに代表される特異的な分解シグナルを提示した標的蛋白質群を選択的に分解する真核生物のATP依存性プロテアーゼとして作用する。この22S調節ユニットは6種のATPase群と約15種のnon-ATPae群に大別でき、本年度の研究において我々は2種の新規なATPaseと10種のnon-ATPaSeサブユニットのcDNAクローニングに成功した。また、p31,p112及びp97と名付けたサブユニットについて、酵母の相同遺伝子(各々Ninlp,Sen3p及びNaslp)を用いた遺伝学的な機能解析研究を行った。その結果、26Sプロテアソームがユビキチン化蛋白質の選択的な分解に関与していることが判明した。そして、本酵素が細胞周期のGl/S期転移(DNAの複製)のみならずM期の進行(染色体分配)において必須な役割を担っていることを明らかにした。その他、プロテアソームが長い間不明であった内在性抗原のプロセッシング酵素として免疫始動制御に関与することも明らかになったが、それは我々のγ-IFNに応答する新しいサブユニット遺伝子の発見が基礎となった。これらの知見に基づいて、我々が提唱した免疫プロテアソームの免疫学的意義が現在、世界的に認知されつつある。

蛋白酶体是真核生物中的一种ATP依赖性蛋白酶，是一种分子组成非常复杂的多组分复合物，并作为细胞内的异质分子组装体形成解离缔合系统。本财年，我们完成了构成人类蛋白酶体催化单元的亚基全部基因的克隆，发现负责催化功能的基本单元是α环和β环（各由7个亚基组），即αββα，表明颗粒按顺序组装形成圆柱形颗粒。两个调节单元连接在该催化剂单元的两端。一种是名为PA28调节因子的11S锥形结构，由三个家族蛋白组成。今年对这些 PA28 调节剂进行功能分析的结果是，我们发现这种 11S-20S 蛋白酶体复合物强烈增强肽分解活性，但没有蛋白水解活性。另一种是22S V形结构，由许多28至112 kDa的亚基组成。这种22S-20S蛋白酶体复合物由大约200万个毛毛虫形状的颗粒组成，被命名为26S蛋白酶体。 26S 蛋白酶体充当真核 ATP 依赖性蛋白酶，选择性降解显示特定降解信号的目标蛋白，例如泛素。这个22S调节单元大致可分为6种ATPase类群和大约15种非ATPae类群，在今年的研究中，我们成功克隆了2种新的ATPases和10种非ATPase亚基。做过。我们还使用酵母同源基因（分别为 Ninlp、Sen3p 和 Naslp）对名为 p31、p112 和 p97 的亚基进行了遗传功能分析研究。结果表明26S蛋白酶体参与泛素化蛋白的选择性降解。我们还发现，这种酶不仅在细胞周期的 Gl/S 相变（DNA 复制）中发挥着重要作用，而且在 M 期（染色体分离）的进展中也发挥着重要作用。此外，我们已经清楚，蛋白酶体作为内源性抗原的加工酶参与了免疫激活的调节，而这一点长期以来一直不为人所知，这是基于我们发现了一种新的亚基基因，该基因可响应γ-干扰素。基于这些发现，我们提出的免疫蛋白酶体的免疫学意义现已得到全世界的认可。