Membrane protein degradation by E. coli FtsH

大肠杆菌 FtsH 降解膜蛋白

基本信息

  • 批准号:
    11680697
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

E. coli FtsH is a membrane-bound and ATP-dependent protease. The N-terminal region of FtsH mediates membrane association as well as homo-oligomeric interaction of this enzyme. Previously we studied in vivo functionality of FtsH derivatives, in which the N-terminal membrane region was either deleted (FtsH(ΔTM)), replaced by a leucine-zipper (Zip-FtsH(ΔTM)), or replaced by a lactose permease transmembrane segment (LacY-FtsH)(1). It was indicated that homo-oligomerization is required for the minimum proteolytic activity, whereas a transmembrane sequence is required for membrane protein degradation. We purified and characterized these proteins in vitro. LacY-FtsH degraded both soluble and membrane proteins, but Zip-FtsH(ΔTM) only degraded soluble proteins. These proteins also exhibited significant ATPase activities. However, FtsH(ΔTM) remained inactive both in ATPase and protease activities, although it retained ATP-binding as well as denatured protein-binding abilities. These results indi … More cates that subunit association is important for the ATP hydrolytic activity of FtsH, and that the transmembrane sequence must exist to degrade a membrane protein even under detergent-solubilized conditions. We showed that this enzyme can also initiate proteolysis at a C-terminal cytosolic tail. This mode of degradation is also processive, which can be aborted by a tightly folded periplasmic domain. These results suggest that a same enzyme can exhibits either N to C or C to N processivity depending. Sequence alignment of FtsH indicates that glutamic acid residues are conserved at the positions corresponding to Glu 479 of E. coli FtsH. Mutations at this position compromised the proteolytic functions of FtsH in vivo. In vitro proteolytic activities of the mutant enzymes were low but significantly stimulated by high concentration of zinc ion. The mutations did not cause gross conformational changes in FtsH. The mutant proteins exhibited reduced zinc contents upon purification. From these results, we conclude that Glu 479 is a zinc-coordinating residue. Less
大肠杆菌 FtsH 是一种膜结合且 ATP 依赖性蛋白酶 FtsH 的 N 末端区域介导该酶的膜缔合以及同源寡聚体相互作用,其中 N 是 FtsH 衍生物的体内功能。 -末端膜区域被删除(FtsH(ΔTM)),被亮氨酸拉链(Zip-FtsH(ΔTM))取代,或者被乳糖通透酶跨膜片段 (LacY-FtsH)(1) 表明,最低蛋白水解活性需要同源寡聚,而膜蛋白降解则需要跨膜序列。 FtsH 降解可溶性蛋白和膜蛋白,但 Zip-FtsH(ΔTM) 仅降解可溶性蛋白,这些蛋白也表现出显着的 ATP 酶活性。 FtsH(ΔTM) 在 ATP 酶和蛋白酶活性方面仍然不活跃,尽管它保留了 ATP 结合以及变性的蛋白质结合能力。这些结果表明亚基关联对于 FtsH 的 ATP 水解活性很重要。即使在去污剂溶解的条件下,也必须存在跨膜序列才能降解膜蛋白。我们表明,该酶也可以在 C 端胞质尾部启动蛋白水解。这种降解模式也是进行性的,可以通过紧密折叠的周质结构域中止。这些结果表明,相同的酶可以表现出 N 到 C 或 C 到 N 的持续性。FtsH 的序列比对表明谷氨酸残基是保守的。对应于大肠杆菌 FtsH 的 Glu 479 的位置 该位置的突变损害了 FtsH 的体外蛋白水解功能。突变酶的蛋白水解活性较低,但高浓度的锌离子会显着刺激突变蛋白,但纯化后不会引起 FtsH 的总体构象变化。从这些结果中,我们得出结论,Glu 479 是一种突变蛋白。锌配位残留物较少。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kazue Kanehara: "Characterization the yaeL gene product and its S2P-protease motifs in Escherichia coli"Gene. 281. 71-79 (2001)
Kazue Kanehara:“表征大肠杆菌中的 yaeL 基因产物及其 S2P 蛋白酶基序”基因。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yoshinori Akiyama: "Roles of multimerization and membrane association in the proteolytic functions of FtsH (HflB)"EMBO J.. 19. 3888-3895 (2000)
Yoshinori Akiyama:“多聚化和膜缔合在 FtsH (HflB) 蛋白水解功能中的作用”EMBO J.. 19. 3888-3895 (2000)
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Akio Kihara: "Dislocation of membrane proteins in FtsH-mediated proteolysis"EMBO J.. 18. 2970-2981 (1999)
Akio Kihara:“FtsH 介导的蛋白水解中膜蛋白的错位”EMBO J.. 18. 2970-2981 (1999)
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yoshinori Akiyama: "Roles of the home-oligomerization and membrane association in the ATPase and proteolytic activities of FtsH in vitro"Biochemistry. 40. 7687-7693 (2001)
Yoshinori Akiyama:“同源寡聚化和膜缔合在 ATP 酶和体外 FtsH 蛋白水解活性中的作用”生物化学。
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    0
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Takashi Tatsuta: "Evidence for an active role of the DnaK chaperone system in the degradation of σ^<32>"FEBS Lett.. 478. 271-275 (2000)
Takashi Tatsuta:“DnaK 伴侣系统在 σ^<32> 降解中发挥积极作用的证据”FEBS Lett.. 478. 271-275 (2000)
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