FtsHと分子シャペロンによる発現制御と膜の動態制御

FtsH 和分子伴侣的表达控制和膜动力学控制

基本信息

批准号：
10172223
负责人：
小椋光
金额：
$ 1.28万
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 (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

熱ショック転写因子σ^<32>のFtsHプロテアーゼによる分解におけるDnaKシャペロンの役割は、σ^<32>がRNAポリメラーゼコアに再結合するのを阻害するという間接的なものであるという仮説のもとに、RNAポリメラーゼコアとの親和性が低下した変異σ^<32>の安定性を調べたところ、予想に反して、これらの変異σ^<32>は、野生型のσ^<32>と全く同様にdnanK変異によって安定化された。したがって、DnaKシャペロンの役割は、何か直接的かつ積極的なものと推定される。FtsHがもつんAAA型ATPaseを特徴づけるSRHモチーフが、FtsHのATPase活性に重要であることを明らかにした。その結果と、最近発表されたAAA蛋白の一つNSFの結晶構造をもとに、ATP加水分解におけるSRHの機能を説明するモデルを提唱した。このモデルにおいて、FtsHはオリゴマーを形成し、ATPを結合しているFtsHのSRHとその隣に位置するFtsHのSRHがATPのγリン酸基と相互作用し、共にATPの加水分解に関わる。特に、隣の分子のSRHのアルギニン残基は、低分子量G蛋白のパートナー蛋白GAPに存在し、GTPの加水分解に働くアルギニンフィンガーと機能的に類似している。FtsHの構造解析とシャペロン機能の解析のため、ATPaseドメインだけを分離したところ、これらはモノマーとして存在し、ATPase活性を示さなかった。このこともFtsHのATPase活性には、オリゴマー形成が必要であるという考えと一致する。FtsHの細胞増殖における必須の機能は、リポ多糖の合成経路で働く酵素LpxC(EnvA)を分解して、その量を調節することである。この分解はリン脂質の合成中間産物による負の制御を受けるが、その分子の同定は、なお今後の課匙である。

据推测，DnaK 伴侣在 FtsH 蛋白酶降解热休克转录因子 σ^<32> 中的作用是间接的，通过抑制 σ^<32> 与 RNA 聚合酶核心的重新结合。当我们研究与 RNA 聚合酶核心亲和力降低的突变 σ^<32> 的稳定性时，我们发现，与预期相反，这些突变 σ^<32> 与野生型 σ^<32> 相似，是稳定的。以完全相同的方式通过 dnanK 突变。因此，DnaK 伴侣的作用被认为是直接且主动的。我们发现，SRH 基序是 FtsH 的 AAA 型 ATP 酶的特征，对于 FtsH 的 ATP 酶活性很重要。基于这些结果和最近发表的 AAA 蛋白 NSF 的晶体结构，我们提出了一个模型来解释 SRH 在 ATP 水解中的功能。在该模型中，FtsH形成寡聚体，并且FtsH的结合ATP的SRH和位于其旁边的FtsH的SRH与ATP的γ-磷酸基团相互作用，并且两者都参与ATP水解。特别是，相邻分子 SRH 的精氨酸残基在功能上与低分子量 G 蛋白的伴侣蛋白 GAP 中存在的精氨酸指相似，并在 GTP 水解中发挥作用。当我们分离出ATPase结构域来分析FtsH的结构和伴侣功能时，我们发现它以单体形式存在并且不表现出ATPase活性。这也与 FtsH 的 ATP 酶活性需要寡聚体形成的观点一致。 FtsH 在细胞增殖中的基本功能是降解 LpxC (EnvA)（一种在脂多糖合成途径中起作用的酶）并调节其量。这种降解受到磷脂合成中间产物的负面调节，但这些分子的识别仍然是未来的挑战。