低分子量G蛋白質の高次構造多型性のシグナル伝達における意義

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GTP結合型Ras(Ras-GTP)の立体構造は1種類だけであると考えられてきた。しかし近年の^<31>P-NMR測定により、Ras-GTPには相互変換(遷移)可能な2種類の立体構造(state 1とstate 2)が混在していることが明らかとなった。Rafをはじめとするエフェクター存在下でstate 1からstate 2への遷移が起こることから、state 2がエフェクターとの結合能力を有する真のシグナル"ON"構造であることが分かっている。一方、state 1とstate 2の間の遷移メカニズムに関しては全く分かっていない。本研究では、NMR上state 1構造をとることが予測されているがswitch 1領域の立体構造が未知のH-Ras T35S変異体のX線結晶構造解析、並びに、2つのswitch領域(switch I, switch II)周辺のアミノ酸残基にH-Ras型置換を導入した6種類のM-Ras変異体の^<31>P-NMR及びX線結晶構造解析を通じて、state遷移のメカニズムの解明を試みた。その結果、2つのstate間での構造遷移には、2つのswitch領域間のGTPを介する構造干渉が重要な役割を果たしていることが明らかになった。また、構造干渉が起こるメカニズムは、GDP/GTP交換反応に見られる構造変化と類似した、Rasの2つのswitch領域のループ構造特有の可動性に由来することが明らかになった。