Molecular mechanism of ER stress response regulation by PDI family proteins

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真核細胞小胞体では、ペプチドホルモンや抗体と言った生命維持に重要なタンパク質が、ジスルフィド結合形成を伴って、それらの機能に必須な立体構造を獲得する。この過程は酸化的フォールディングと呼ばれ、一群の分子シャペロンであるPDIファミリー酵素によって触媒されている。酸化的フォールディングを円滑に進行するため、哺乳動物細胞では20種類を越えるPDIファミリー酵素が備わっているが、環境からの様々な影響によって酸化的フォールディングは健常な細胞でもたびたび失敗してしまう。この際に生じる構造の異常なミスフォールドタンパク質を感知し、その除去を促すのが小胞体ストレスセンサーIRE1である。近年、PDIファミリー酵素の一つ、P5が、酸化的フォールディング触媒だけでなく、ジスルフィド結合を介してIRE1の制御にも関わることが報告されていた。しかし、P5の構造情報が限られており、かつジスルフィド結合を含むIRE1の調製や試験管内の実験系が確立されていないことから、制御メカニズムの詳細は不明だった。本研究では、P5の構造情報や、それと関わるIRE1制御の分子メカニズム解明を目指した。P5の全長構造はフレキシブルな二量体であることがわかった。また、ジスルフィド結合を含むIRE1の調製法を確立し、P5がジスルフィド結合の制御に直接関わることを証明した。加えて、二量体構造をとることができないP5変異体を作製したところ、IRE1のジスルフィド結合制御活性が有意に低下した。一方で、このP5変異体の細胞内局在は野生型と変わらなかったが、小胞体ストレス応答を惹起した。これらの結果から、P5のフレキシブルな二量体構造がIRE1会合体の制御に重要なことを示した。