シャペロニンGroELのダブルリング構造の役割とキネシンとの類似性

伴侣蛋白 GroEL 双环结构的作用及其与驱动蛋白的相似性

基本信息

批准号：
17049009
负责人：
田口英樹
金额：
$ 3.71万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

シャペロニンGroELは2層のリングからなるタンパク質のフォールディングを助けるナノマシンである。微小管上を動くモータータンパク質であるキネシンとは機能が異なるが、GroELとキネシンの作用機構は思いの外、類似点がある。まず、GroELはATPによって大きく構造変化をするが、その構造変化のようすがモーター蛋白質と類似と考えられることがある。また、双頭キネシンが二つのヘッドを交互に動かしながら進んでいくように、GroELは二つのリングを交互にアクティブにしながら蛋白質のフォールディングを助ける。そのGroELの二つのリング間に仮想的にリンカーをつなげて横に並べてみる。すると、現在のGroELの作用機構サイクルはキネシンのそれと非常に似ていることがわかる。そこで、本研究ではGroELのダブルリングの意味を探りつつ、キネシンとGroELの作用機構を比較することで両蛋白質の理解を深めることを目的とする。18年度はこれまでの結果を踏まえて、GroELの2つのリングでどのようにタンパク質のフォールディングが進行しているのか詳細に調べた。GroELのATP加水分解活性が極端に落ちる変異体D398Aなどを用いることにより、GroELの二つのリングそれぞれに基質となる変性タンパク質が結合しながらGroELのATPaseサイクルが進行することが明らかとなった。これは2つのリング間での協同性に関しての新しい知見となる。

伴侣蛋白 GroEL 是一种纳米机器，可帮助由两层环组成的蛋白质折叠。尽管它们的功能与驱动蛋白（一种在微管上移动的运动蛋白）的功能不同，但 GroEL 和驱动蛋白的作用机制却惊人地相似。首先，GroEL 由于 ATP 而发生重大结构变化，这种结构变化的方式有时被认为与运动蛋白类似。此外，正如双头驱动蛋白交替移动两个头一样，GroEL 通过交替激活两个环来帮助蛋白质折叠。尝试在 GroEL 的两个环之间虚拟连接一个链接器并将它们并排排列。目前发现 GroEL 的作用周期机制与驱动蛋白非常相似。因此，在本研究中，我们旨在通过比较驱动蛋白和GroEL的作用机制，同时探索GroEL双环的含义，加深对驱动蛋白和GroEL的理解。 2018年度，基于迄今为止获得的结果，我们详细研究了GroEL的两个环中蛋白质折叠的进展情况。通过使用GroEL的ATP水解活性极度降低的D398A等突变体，揭示了GroEL的ATP酶循环在作为底物的变性蛋白质与GroEL的两个环中的每一个结合的同时进行。这提供了关于两个环之间的协作性的新知识。