シャペロニン蛋白質の作用機構に関する速度論的解析

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大腸菌よりGroE蛋白質を完全に精製するための手順はこれまでに幾つか報告されているが,それらの手順すべてにおいて安定した送液が要求されている。今回購入した送液ポンプは49.9ml/minの高流速で安定に送液が可能な上,2液の混合によるグラジエント送液が可能な機種である。このポンプを使用し,GroE蛋白質を高純度精製した後に主に大腸菌由来のPEPCの構造形成反応におけるGeoEの効果をより詳細に観察した。PEPCはGroEのいわゆる標的となる蛋白質の中でただ一つ,低温でしかGroEと相互作用しない蛋白質である。この低温に限定されたGroEとの相互作用を探る第一歩としてPEPC自身の低温における構造形成反応に関する情報を求めた。25℃においてPEPCの構造形成反応を行うと反応開始後約100秒の時点で大規模なアグリゲーション形成が観測された。一方同じ実験を5℃で行うとこのアグリゲーションはほとんど抑制された。この低温でアグリゲーションが比較的抑制される事実はPEPCの構造形成自身が低温では遅れ,その結果GroEとの相互作用が可能になっていることを示唆する情報といえる。PEPCが他の標的蛋白質と異なる事実がもう一つ解明された。反応溶液中におけるGroEL蛋白質のモル量とPEPCの活性回復率との関連を探ったところ,不思議なことに,かなり低濃度のGroE存在下でPEPCの活性回復率が大幅に向上することが明らかとなった。具体的には,PEPCに対し等量以下(0.5倍モル量)のGroEL存在下でPEPCはほぼ3倍の活性回復率の向上を示し,この活性回復率の増加はGroELがもたらす効果の最大値とほぼ同じ値であった。現在の作用機構ではGroELは1:1の割合で標的蛋白質と結合することが必要条件とされているため,この実験結果は既存の分子機構に大きな疑問を投げかけるものである。