FtsHと細胞質シャペロンによる遺伝子発現制御と膜の動態制御

FtsH 和细胞质伴侣对基因表达和膜动力学的调节

基本信息

批准号：
09276227
负责人：
小椋光
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ftsH欠失変異株の分離により、σ^<32>の量の調節と活性の調節をそれぞれ区別して解析することが可能になった。予想したように、ftsH欠失変異株では、σ^<32>は安定化し(半減期120分)、野生株の約20倍の蓄積が見られた。それにもかかわらず、熱ショックタンパク質(HSP)の合成は、野生株の2〜3倍程度増加するだけで、温度シフトにより、、ほぼ正常な一過的なHSPの合成誘導が観察された。このことは、少なくともftsH欠失変異株においては、σ^<32>の不活性かが起こり、σ^<32>の活性調節によりHSPの合成が制御されることを示している。dnaK欠失変異株でも同様にσ^<32>の安定化・蓄積が観察されるが、σ^<32>は高い活性を示した。DnaK/Jの発現量を調節できる系を用いて、σ^<32>の不活性化にDnaKシャペロン系が必要であり、また、FtsHによるσ^<32>の分解にもDnaKシャペロン系が必要であるという結果を得た。FtsHは細胞増殖に必須の膜プロテアーゼであるが、その必須機能については不明であった。最近、ΔftsH変異の致死作用を抑制する変異sfhCが、リン脂質の合成経路で働くfabZ遺伝子に起こった変異であることをつきとめた。リン脂質はリポ多糖とともに主要な膜構成成分であり、これらは共通の前駆物質から生合成される。ftsH変異株ではリポ多糖の合成経路で働くLpxC(EnvA)酵素の量が増加し、リポ多糖を過剰生産することが分かった。実際に、LpxCがFtsHプロテアーゼの基質であることを明らかにした。さらに、FtsHによるLpxCの分解は、リン脂質の合成中間産物により負の制御を受けることも証明した。FtsHは膜蛋白質複合体のクオリティーコントロールにも関わることが示されており、これらを考え合わせると、FtsHは膜蛋白質、膜構成成分の両面から膜の動態を総合的に制御することが明かとなってきた。

ftsH缺失突变体的分离使得单独分析σ^<32>的量和活性的调节成为可能。正如预期的，在ftsH缺失突变体中，σ^ 32 稳定(半衰期120分钟)并且积累量是野生型菌株的约20倍。尽管如此，热休克蛋白（HSP）的合成仅比野生型菌株增加了2至3倍，并且由于温度变化观察到了几乎正常的HSP合成瞬时诱导。这表明，至少在ftsH缺失突变体中，σ^<32>没有活性，并且通过调节σ^<32>的活性来调节HSP合成。在 dnaK 缺失突变体中观察到类似的 σ^<32> 稳定和积累，但 σ^<32> 显示出高活性。使用可以调节DnaK/J表达水平的系统，σ^<32>的失活需要DnaK伴侣系统，并且FtsH降解σ^<32>也需要DnaK伴侣系统。结果是FtsH 是一种细胞增殖必需的膜蛋白酶，但其基本功能尚不清楚。最近，我们发现抑制 ΔftsH 突变致死作用的突变 sfhC 是发生在 fabZ 基因中的突变，该基因在磷脂合成途径中发挥作用。磷脂与脂多糖是主要的膜成分，它们是由常见的前体生物合成的。结果发现，ftsH突变菌株的LpxC（EnvA）酶数量增加，该酶在脂多糖合成途径中发挥作用，并过量产生脂多糖。事实上，我们发现 LpxC 是 FtsH 蛋白酶的底物。此外，我们证明 FtsH 对 LpxC 的降解受到磷脂合成中间体的负调控。 FtsH 已被证明参与膜蛋白复合物的质量控制，当考虑到这些因素时，很明显 FtsH 从膜蛋白和膜组成成分方面全面控制膜动力学。