プロテアソームの分子様態・結晶構造と機能解析に関する研究

蛋白酶体分子形态、晶体结构及功能分析研究

• 批准号: 08278220
• 负责人: 森本 幸生
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Himeji Institute of Technology
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08278220/
• 关键词: 免疫プロテアソーム; X線構造解析; 蛋白分解

プロテアソームは、細胞内で不必要になった蛋白質を速やかに分解し、細胞の代謝を安定に保つ代表的な細胞内プロテアーゼであり、細胞の周期制御機構を解明する「鍵」酵素である。本研究では、この酵素の機能の重要性が分子構造の複雑性と密接な関係にあると考え、分子を壊さず分子内部まで明らかにできるX線結晶解析により立体構造解析を行う。分子量75万という巨大なヘテロ分子集合体として良質の単結晶を得ることができた。この結晶のX線回折実験より、結晶学的データはa=b=121.83, c=930.68A、空間群はP6122であることを明らかにした。また、回折強度データの解析からプロテアソーム分子の温度因子は43Å^2であることが分かった。このことはプロテアソーム分子が異型サブユニットからなる複雑な構造を持つにもかかわらず、分子内に結晶学的な高い対称性を持ち、かつ分子全体として異型サブユニットの配置および構造が原子レベルで高度に制御されていることを意味する。また、結晶系の異なる新しいプロテアソーム結晶を得ることができた。この場合の結晶格子は、a=b=239.32, c=322.8Aであり、先の結晶のa, bが2倍、c軸が3分の1であった。この結晶と先に得られた結晶中でのプロテアソーム分子のパッキングを考えてみると、基本的な六方最密充填の様式を持っているものの、新しい結晶はプロテアソーム4分子が一組になってパッキングしているものと考えられる。本研究で用いているプロテアソームは牛肝臓からのものであり、サブユニット交換の起こる免疫プロテアソームである。サブユニット交換が起こったために4分子一組でパッキングしていることも予想され、現在空間群などを検討中である。

蛋白酶体是一种典型的细胞内蛋白酶，可快速分解细胞内不必要的蛋白质并保持稳定的细胞代谢，并且是一种阐明细胞循环控制机制的“钥匙”酶。在这项研究中，我们认为该酶功能的重要性与分子结构的复杂性密切相关，并且我们使用X射线晶体学进行了三维结构分析，这使我们能够阐明分子的内部而不会破坏分子。获得高质量的单晶体，作为一个巨大的异杂质组件，分子量为750,000。该晶体上的X射线衍射实验表明，晶体学数据为A = B = 121.83，C = 930.68a，空间组为P6122。此外，对衍射强度数据的分析表明，蛋白酶体分子的温度因子为43Å^2。这意味着，尽管由非典型亚基组成的蛋白酶体分子的复杂结构，但它们在分子内具有高晶体学对称性，并且整个非典型亚基的排列和结构在原子水平上受到高度控制。此外，还获得了具有不同晶体系统的新蛋白酶体晶体。在这种情况下，晶体晶格为A = B = 239.32，C = 322.8a，前一个晶体的A和B是C轴的两倍，是C轴的两倍。考虑到该晶体和蛋白酶体分子在先前获得的晶体中的填充，人们认为，尽管它具有基本的六边形闭合模式，但新晶体却包装在四个蛋白酶体分子中。这项研究中使用的蛋白酶体来自牛肝脏，是一个亚基交换的免疫蛋白酶体。还可以预期，亚基交换将被一组四个分子填充，目前正在研究空间组和其他材料。

项目成果

Y. Morimoto: "Ordered Structure of the Crystallized Bovine 20S Proteasome" J. Biochem.117. 471-474 (1995)

Y. Morimoto：“结晶牛 20S 蛋白酶体的有序结构”J. Biochem.117。