AAAプロテアーゼFtsHの構造と機能に関する研究

AAA蛋白酶FtsH的结构与功能研究

基本信息

批准号：
11144233
负责人：
小椋光
金额：
$ 1.73万
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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

FtsH ATPaseの分子間触媒モデルを証明するため、さらに多数の変異体を構築し、それらの活性を調べるとともに、同じAAAファミリーに属するNSF-D2の結晶構造を基にFtsH ATPaseの立体構造モデリングを行った。その結果、分子間触媒モデルはさらに支持され、しかもATP加水分解に伴う構造変化がリング状FtsH ATPaseの中央の穴のサイズを制御するという可能性が示唆された。これは、基質タンパク質のプロテアーゼドメインへの移行反応がこの穴を通して起こり、ATP加水分解によって制御されるというモデルに分子基盤を与えるものである。この分子モデルは、FtsH ATPaseによるタンパク質のアンフォールディングやシャペロン活性についても重要な作業仮説であり、モデルから予測される重要部位の機能解析をさらに進めている。σ^<32>の分解におけるDnaKシャペロン系の役割について検討した結果、DnaKシャペロンがσ^<32>のRNAポリメラーゼへの結合を阻害することやFtsHプロテアーゼが局在する膜への移動に関わるという可能性は否定的で、DnaKシャペロンがσ^<32>に直接作用して、FtsHによる分解を受けやすい構造に変化させるという可能性が強く示唆されたが、これをin vitroで証明するには至っていない。可溶性FtsHの解析を行い、2番目の膜貫通領域がオリゴマー形成に必須であること、可溶性でもオリゴマーを形成できれば、σ^<32>など細胞質基質を分解できることを明らかにした。FtsHプロテアーゼの基質の一つである枯草菌のSpoVMが膜に作用し、細胞増殖に阻害効果を持つことを明らかにした。FtsH ATPaseと近縁なRuvBヘリカーゼのATPaseの機能ドメイン・機能残基の推定を行った。

为了证明FtsH ATPase的分子间催化模型，我们构建了更多的突变体并研究了它们的活性，我们还基于属于同一AAA家族的NSF-D2的晶体结构进行了FtsH ATPase的三维结构建模。塔。结果进一步支持了分子间催化模型，并表明与 ATP 水解相关的结构变化可能控制环形 FtsH ATP 酶中心孔的大小。这为以下模型提供了分子基础：底物蛋白向蛋白酶结构域的易位反应通过该孔发生，并受到 ATP 水解的调节。该分子模型也是FtsH ATP酶的蛋白质解折叠和分子伴侣活性的重要工作假设，我们正在对该模型预测的重要位点进行进一步的功能分析。通过检查 DnaK 伴侣系统在 σ^<32> 降解中的作用，我们发现 DnaK 伴侣抑制 σ^<32> 与 RNA 聚合酶的结合，并且 FtsH 蛋白酶是局部化的。强烈暗示DnaK伴侣参与向膜的运输的可能性，并且强烈暗示DnaK伴侣直接作用于σ^<32>以将其结构改变为更容易被FtsH降解的结构。在尚未在体外得到证实。我们分析了可溶性FtsH，发现第二跨膜区对于寡聚体的形成至关重要，如果可溶性FtsH能够形成寡聚体，它就可以降解细胞质物质，例如σ^<32>。我们发现，FtsH 蛋白酶的底物之一枯草芽孢杆菌 SpoVM 作用于细胞膜，对细胞生长具有抑制作用。我们估计了RuvB解旋酶ATPase的功能域和功能残基，它与FtsH ATPase密切相关。