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缺失突变体的分离可以区分σ^<32>量的调节和活性调节。如预期的那样，在FTSH缺失突变体中稳定（半衰期为120分钟），观察到约20倍的野生应变。然而，热休克蛋白（HSP）的合成仅增加了野生菌株的2-3倍，温度转移几乎显示出HSP合成的瞬时诱导。这表明，至少在FTSH缺失突变体中，σ^<32>是不活跃的，并且活性的调节控制HSP的合成。同样，在DNAK缺失突变菌株中观察到σ^<32>稳定和积累，但是σ^<32>显示出较高的活性。使用可以调节DNAK/J表达水平的系统，我们获得了DNAK伴侣系统的结果，即灭活σ^<32>需要DNAK伴侣系统，并且DNAK伴侣系统也需要FTSH降解σ^<32>。 FTSH是细胞增殖必不可少的膜蛋白酶，但其必不可少的功能尚不清楚。最近，我们确定抑制ΔFTSH突变致死作用的突变体SFHC是在FABZ基因中发生的突变，它在磷脂合成途径中起作用。磷脂与脂多糖一起是主要的膜成分，它们是从共同前体中生物合成的。发现在脂多糖合成途径中起作用的LPXC（ENVA）酶量增加，从而导致脂多糖过量产生。实际上，揭示了LPXC是FTSH蛋白酶的底物。此外，还证明，FTSH对LPXC的降解受磷脂的合成中间体负面控制。已经表明，FTSH还参与了膜蛋白复合物的质量控制，并且在考虑这些膜蛋白复合物的质量控制时，已经表明，FTSH全面调节了膜蛋白和膜成分的膜动力学。