Discovery of chaperone-type nucleoside diphosphate kinase, a novel function of molecular chaperone proteins, and role of the activity in proteolysis

伴侣型核苷二磷酸激酶的发现、分子伴侣蛋白的新功能及其在蛋白水解中的作用

基本信息

项目摘要

Hsp70 and 14-3-3 proteins are multifunctional molecular chaperones whose interactions with protein substrates are regulated by ATP hydrolysis and ADP-ATP exchange. In the period granted by this foundation, we found that, in addition to ATPase activity, Hsp70, 14-3-3 proteins and purified 20S proteasome, a new family of N-terminal nucleophile hydrolases, free from nucleoside diphosphate (NDP) kinase, exhibit intrinsic ADP-ATP exchange activity. The rate constants for ATP hydrolysis and ATP synthesis of these proteins were in a similar range at the optimum pH of 7.5-8.5 in the presence of 5 mM ATP and 0.5 mM ADP.During the reaction, these proteins formed acid-labile autophosphorylated intermediates and nucleoside diphosphate-dependent dephosphorylation of the latters then occurred. The 20S proteasome is composed of numerous low molecular mass subunits arranged in a stack of four rings, each containing seven different α- or β-subunits. Among these subunits, we identified that the C5 in the β-type and the C8 in the α-type subunits were autophosphorylated during the γ-phosphate transfer reaction and were photoaffinity labeled with 8-azido-[α-^<32>P]ATP, suggesting that the C5 and C8 subunits of the proteasome are responsible for the NDP kinase-like activity. In addition, we recently identified the autophosphorylated amino acid residues, T204 and T211, in Hsp70 and a novel ATP binding site, H227, E231, D232, in HSP70. We are now trying to identify the role of NDP kinase in the chaperone activity of Hsp70 and 14-3-3 proteins and the conformational modification of substrates in the processing of proteolysis by 20S proteasome.
Hsp70 和 14-3-3 蛋白是多功能分子伴侣,其与蛋白质底物的相互作用受到 ATP 水解和 ADP-ATP 交换的调节。在该基金会授予的期限内,我们发现,除了 ATP 酶活性外,Hsp70、14-3-3 蛋白和纯化的 20S 蛋白酶体,一个新的 N 端亲核水解酶家族,不含核苷二磷酸 (NDP) 激酶,表现出内在的 ADP-ATP 交换活性。在 5 mM ATP 和 0.5 mM ADP 存在下,这些蛋白质的 ATP 水解和 ATP 合成速率常数在 7.5-8.5 的最佳 pH 范围内相似。在反应过程中,这些蛋白质形成酸不稳定的自磷酸化中间体,然后发生后者的核苷二磷酸依赖性去磷酸化。 20S 蛋白酶体由许多低分子量亚基组成,这些亚基排列成四个环的堆叠形式,每个环包含七个不同的 α 或 β 亚基。在这些亚基中,我们发现β型亚基中的C5和α型亚基中的C8在γ-磷酸转移反应期间被自磷酸化,并用8-叠氮基-[α-^<32>P]ATP进行光亲和标记,表明蛋白酶体的C5和C8亚基负责NDP激酶样活性。此外,我们最近鉴定了 Hsp70 中的自磷酸化氨基酸残基 T204 和 T211,以及 HSP70 中的新 ATP 结合位点 H227、E231、D232。我们现在正试图确定 NDP 激酶在 Hsp70 和 14-3-3 蛋白的伴侣活性中的作用以及 20S 蛋白酶体蛋白水解过程中底物构象修饰的作用。

项目成果

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Hidehiro Takahashi: "ε and γ Isoform-specific increase of 14-3-3 proteins in cerebrospinal fluid of patients with Creutzfeldt-Jakob disease"Clin.& Diag.Lab.Immunol.. 6. 983-985 (1999)
Hidehiro Takahashi:“克雅氏病患者脑脊液中 14-3-3 蛋白的 ε 和 γ 亚型特异性增加”Clin.& Diag.Lab.Immunol.. 6. 983-985 (1999)
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Hiroshi Mori, et al.: "14-3-3 τ associates with a translational control factor FKBP 12-rapamycin-associated protein in T cells after stimulation by pervanadate."FEBS Lett.. 467(1). 61-64 (2000)
Hiroshi Mori 等人:“在过钒酸盐刺激后,14-3-3 τ 与 T 细胞中的翻译控制因子 FKBP 12-雷帕霉素相关蛋白相关。”FEBS Lett.. 467(1) (2000)。 )
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矢野仁康: "分子シャペロンと蛋白質分解酵素に認められた新機能,ヌクレオシド2リン酸キナーゼ型酵素活性"生化学. 72(1). 41-45 (2000)
Hiroyasu Yano:“分子伴侣和蛋白水解酶的新功能,核苷二磷酸激酶型酶活性”生物化学 72(1) (2000)。
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Hiroshi Kido et al.: "Molecular chaperone and proteasome."Kisoseikagaku jikenhou. (In press). (2001)
Hiroshi Kido 等人:“分子伴侣和蛋白酶体。”Kisoseikagaku jikenhou。
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木戸博: "プロテアソームの中の分子シャペロン"BIO Clinica. (in press). (2000)
Hiroshi Kido:“蛋白酶体中的分子伴侣”BIO Clinica(印刷中)。
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