液胞プロセシング酵素による高等植物の細胞内分解の制御機構

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高等植物の液胞プロセシング酵素(VPE;Vacuolar processing enzyme)は,様々な液胞タンパク質の成熟化に関与している酵素である.最近,栄養器官型のVPEが老化或いは退化していく組織に強く発現することが分かってきた.老化時には細胞内成分の分解のために様々な加水分解酵素が発現誘導されてくることが知られているが,中でも最も良く研究されているシステインプロテナーゼの場合,不活性な前駆体として合成された後,翻訳後のプロセシングにより活性化することが知られている.このプロセシング様式が,Asparagine残基のカルボキシル基側を特異的に切断するという本酵素の基質特異性に符号することから,VPEがこれらのシステインプロテイナーゼの活性化を伴う成熟化に関与していることが示唆された.一方,この細胞内分解機構の鍵酵素となるVPE自身も不活性型として生合成されることから,その活性化機構を解析するため,酵母細胞でVPE前駆体の野性型と変異型を発現させた.VPEは新規のプロテイナーゼであることから活性中心自体が不明であるので,保存領域のシステイン残基とヒスチジン残基に変異を入れたものを酵母で発現させ活性中心の同定を行った.その結果,活性中心を潰したVPE前駆体を発現させた場合のみ,不活性型VPEから活性型への変換が抑制されたことから,VPE分子の活性化は,自己触媒によるプロ領域の除去によるものであることが判明した.即ち,死に向かう細胞内で発現誘導されるVPEは自己限定分解によって活性型に変換し,この活性型VPEが液胞内加水分解酵素の活性発現を制御していることが明らかとなった.