液胞プロセシング酵素による高等植物の細胞内分解の制御機構

高等植物细胞内液泡加工酶降解的控制机制

基本信息

批准号：
08278237
负责人：
西村いくこ
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
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

项目摘要

高等植物の液胞プロセシング酵素(VPE;Vacuolar processing enzyme)は,様々な液胞タンパク質の成熟化に関与している酵素である.最近,栄養器官型のVPEが老化或いは退化していく組織に強く発現することが分かってきた.老化時には細胞内成分の分解のために様々な加水分解酵素が発現誘導されてくることが知られているが,中でも最も良く研究されているシステインプロテナーゼの場合,不活性な前駆体として合成された後,翻訳後のプロセシングにより活性化することが知られている.このプロセシング様式が,Asparagine残基のカルボキシル基側を特異的に切断するという本酵素の基質特異性に符号することから,VPEがこれらのシステインプロテイナーゼの活性化を伴う成熟化に関与していることが示唆された.一方,この細胞内分解機構の鍵酵素となるVPE自身も不活性型として生合成されることから,その活性化機構を解析するため,酵母細胞でVPE前駆体の野性型と変異型を発現させた.VPEは新規のプロテイナーゼであることから活性中心自体が不明であるので,保存領域のシステイン残基とヒスチジン残基に変異を入れたものを酵母で発現させ活性中心の同定を行った.その結果,活性中心を潰したVPE前駆体を発現させた場合のみ,不活性型VPEから活性型への変換が抑制されたことから,VPE分子の活性化は,自己触媒によるプロ領域の除去によるものであることが判明した.即ち,死に向かう細胞内で発現誘導されるVPEは自己限定分解によって活性型に変換し,この活性型VPEが液胞内加水分解酵素の活性発現を制御していることが明らかとなった.

高等植物的液泡加工酶（VPE）酶）是参与各种液泡蛋白成熟的酶。最近发现，营养器官型VPE在经历衰老或退化的组织中强烈表达，已知各种水解酶的表达被诱导降解。但对于半胱氨酸蛋白酶（这是研究最深入的酶）来说，它充当无活性的前体。已知该酶在合成后通过翻译后加工被激活。这种加工模式对应于该酶的底物特异性，其特异性地切割天冬酰胺残基的羧基侧。这些结果表明VPE参与其中。这些半胱氨酸蛋白酶通过其激活而成熟。由于VPE本身是以无活性的形式生物合成的，为了分析其激活机制，我们在酵母细胞中表达了VPE前体的野生型和突变型，由于中心本身未知，我们在保守的半胱氨酸中表达了突变。和酵母中的组氨酸残基并鉴定了活性中心。仅当 E 前体表达时，非活性 VPE 向活性形式的转化才受到抑制，这表明 VPE 分子的激活是由于 pro 结构域的自催化去除所致。在垂死细胞中表达，通过自限性降解转化为活性形式，并且 VPE 的这种活性形式控制液泡内水解酶活性的表达。