FtsHプロテアーゼによる膜蛋白質基質の認識、分解の開始および方向性決定の機構

FtsH 蛋白酶对膜蛋白底物的识别、降解起始和方向性机制

• 批准号: 02J00938
• 负责人: 千葉 志信
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J00938/
• 关键词: FtsH; 膜蛋白質分解; 大腸菌; 枯草菌; 胞子形成; HflKC; SecY; protease; membrane protein; ATPase; Dislocation; proteolysis; 膜蛋白質; プロテアーゼ; 品質管理; 蛋白質分解

枯草菌の胞子形成は、不均等な細胞分裂により、大きさの異なる二つの細胞(母細胞および前胞子細胞)を生じることに始まり、母細胞・前胞子細胞間の情報伝達、時間的・空間的に制御された蛋白質発現を伴った胞子成熟過程を経て完了する。その過程を制御する重要な因子の一つSpoIIQは、前胞子細胞膜に局在する膜蛋白質であり、胞子成熟過程に伴い、局在を変え、最終的には切断を受ける。その分解には、FtsHのような膜プロテアーゼが関与することが考えられるが、その詳細や、その分解の意義は明らかにされていなかった。本研究で私は、生化学的手法を用い、SpoIIQの切断部位を同定し、SpoIIQの切断耐性変異体を単離した。SpoIIQの切断が阻害されてもなお、胞子形成効率、および、胞子形成に関与する転写因子の活性化は正常であったため、SpoIIQの切断に細胞間情報伝達のシグナルとしての役割はないことが示唆された。一方、SpoIIQの分解には、胞子形成に伴う細胞の形態変化が深く関与し、その形態変化が分解のためのチェックポイントになっていることを示唆する結果を得た。SpoIIQは、母細胞側の膜蛋白質SpoIIIAHと相互作用することで、その局在を胞子細胞に接するようつなぎ止める役割を果たしているが、私は、SpoIIQの切断によって、その相互作用がキャンセルされることを見いだした。このことは、切断のタイミングが時間的に正しく制御されていないと、蛋白質の局在を正しく制御することが出来ないことを意味する。細胞の形態変化が蛋白質分解のタイミングを制御するチェックポイントとして働いていることを示唆する結果は、細胞分化の時系列コントロールの仕組みを明らかにする手がかりになるかも知れない。

枯草芽孢杆菌的孢子形成始于不同大小的两个细胞（母体细胞和斑孔细胞）通过不平坦的细胞分裂产生，并通过孢子成熟过程完成，并通过孢子成熟过程完成，并在母细胞和腹部细胞之间以及时间和空间调节的蛋白质表达。控制这一过程的关键因素之一是SPOIIQ，是一种局部局部粘膜蛋白，并改变其定位并最终进行裂解。据认为，诸如FTSH之类的膜蛋白酶将参与这种降解，但是尚未阐明其降解的细节和意义。在这项研究中，我使用生化技术来识别Spoiiq的Spoiiq和孤立裂解的抗裂解突变体的裂解位点。即使抑制了SPOIIQ裂解，同变效率和涉及孢子形成的转录因子的激活也是正常的，这表明Spoiiq裂解没有作为细胞 - 细胞信号传导的信号的作用。另一方面，Spoiiq的降解与孢子形成的细胞形态变化深远有关，结果表明形态学变化是降解的检查点。 SPOIIQ通过与母细胞膜蛋白Spoiiiah相互作用，在将其定位与孢子细胞接触连接起来中发挥了作用，但我发现SPOIIQ的裂解取消相互作用。这意味着，如果裂解的时机无法及时正确控制，则无法正确控制蛋白质的定位。结果表明细胞形态变化是调节蛋白水解时间的检查点，可能会提供线索，以阐明细胞分化的时间序列控制机制。

项目成果

千葉 志信: "大腸菌膜プロテアーゼによる膜の品質管理とストレス応答調節"化学と生物. 42. 86-92 (2004)

Shishin Chiba：“大肠杆菌膜蛋白酶的膜质量控制和应激反应调节”化学与生物学 42. 86-92 (2004)。

千葉 志信: "Processive membrane protein degradation by FtsH can be initiated from either end"Journal of Bacteriology. 184. 4775-4782 (2002)

Shishin Chiba：“FtsH 的进行性膜蛋白降解可以从任一端启动”Journal of Bacteriology 184. 4775-4782 (2002)。

Processive membrane protein degradation by FtsH can be initiated from either end.

FtsH 进行的膜蛋白降解可以从任一端启动。

• 发表时间: 2002
• 期刊: Journal of Bacteriology 184
• 作者: 千葉 志信;千葉 志信
• 通讯作者: 千葉 志信

大腸菌膜プロテアーゼによる膜の品質管理とストレス応答調節

大肠杆菌膜蛋白酶的膜质量控制和应激反应调节

• 发表时间: 2004
• 期刊: 化学と生物 42
• 作者: 千葉 志信

下畑 宣行: "The Cpx stress response system of Escherichia coli senses plasma membrane proteins and controls HtpX, a membrane protease with cytosolic active site"Genes to Cells. 7. 653-662 (2002)

Nobuyuki Shimohata：“大肠杆菌的 Cpx 应激反应系统感知质膜蛋白并控制 HtpX，一种具有胞质活性位点的膜蛋白酶”《Genes to Cells》7. 653-662 (2002)。