GTP結合蛋白質のイソプレニル化による機能制御メカニズムに関する研究

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本研究は、GTP結合蛋白質の機能発現・機能制御に重要な役割を果たしている一連の翻訳後修飾反応に着目し、細胞内で合成された低分子量GTP結合蛋白質の各分子種が機能を発現すべき形質膜、ER、ゴルジ装置、分泌装置、細胞骨格などの細胞内コンパートメントへ輸送・局在化されるメカニズムの詳細と、翻訳後修飾の機能発現・機能制御への関わりを明かにすることを目的する。本年度の研究は、翻訳後修飾反応・細胞内局在化の全体をin vitroで再構成し、システムの全体像を理解するための基礎となる実験系を確立することを主眼とした。このため、分子遺伝学的解析が比較的容易に行えるという利点を持つだけでなく、mRNAのスプライシングや細胞周期制御メカニズムに高等真核生物との共通性が高く、モデルシステムとして有望な分裂酵母(Schizosaccaromyces pombe)を実験系に用いた。まず、翻訳後修飾反応の素過程のうちで、すべての低分子量GTP結合蛋白に共通して起こるだけでなく、nuclear laminや菌類の性フェロモンなどGTP結合活性を持たない蛋白質/ポリペプチドについても起こることが確認されているポリイソプレニル化の段階について検討を加え、これに関与する酵素群の部分精製を行った。その結果、分裂酵母の細胞抽出液中に異なった基質特異性を示す複数のファルネシル基転移酵素とゲラニルゲラニル基転移酵素活性が存在することを確認した。このうちras蛋白質の翻訳後修飾に必要と思われるファルネシル転移酵素(FTase)の精製をすすめ、詳細な速度論的解析を行った。その結果、他の生物腫のFTaseと異なり、分裂酵母の酵素ではゲラニルゲラニル化反応の基質となるペプチドとの反応性が異なること、また、基質の結合サイト数に差があることを明らかにした。