線虫AAAタンパクの分子細胞生物学的・発生病態学的研究

线虫AAA蛋白的分子细胞生物学和发育病理学研究

• 批准号: 02J10017
• 负责人: 稲川 知子 (山田 知子)
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J10017/
• 关键词: AAAプロテアーゼ; 線虫; 遺伝性痙性対麻痺; paraplegin; ミトコンドリア; 大腸菌FtsH; translocation; ATPase; 大腸菌; FtsH

線虫のAAAタンパク質Y47G6A.10,Y38F2AR.para、M03C11.5は,大腸菌のFtsHホモログであり、遺伝性痙性対麻痺の原因因子parapleginと高い相同性を示す。昨年度はこれらのAAAタンパク質の部位特異的発現、Y47G6A.10のRNAiノックダウン個体の複合型表現型(胚性致死や成長停滞など)を明らかにした。今年度は、RNAiノックダウン個体についてより詳細な解析を行った。Y47G6A.10については、初期発生での異常はなかったが、2割の卵がふ化せず致死となり、またふ化したほとんどの幼虫が第一幼齢期で成長が停滞し、その後徐々に野生型と比べて運動機能が低下することがわかった。これらの個体について組織酵素学的にコハク酸脱水素酵素について調べたところ、顕著に蓄積した細胞が認められた。Y47G6A.10は、ヒトparapleginと同様にミトコンドリアに局在する。一方、Y38F2AR.paraとM03C11.5は初期発生段階およびふ化後の成長段階への影響は認められなかった。これらの結果から、Y47G6A.10の機能が低下した線虫は、遺伝性痙性対麻痺のモデル動物として有用であると考えられる。線虫のFtsH/parapleginホモログの機能解析と並行して、これらの分子機構についての手掛りを得るため、大腸菌のFtsHの分子機構の解析を行っており、unfoldした基質のtranslocationには、6量体リングの入口に位置する228番目のアミノ酸残基が重要であることを示唆する結果を得ていた。今回、228番目の残基の変異体の詳細な生化学的解析により、この残基は単に基質のtranslocationだけでなく、ATP加水分解、基質によるATP加水分解促進効果にも影響を及ぼすことから、ATP加水分解と基質translocationの共役に働くことを明らかにした。

线虫的AAA蛋白Y47G6A.10，Y38F2AR.PARA和M03C11.5是大肠杆菌的FTSH同源物，并且与副膜相同，这是遗传性痉挛性甲状腺皮质的病因。去年，我们揭示了这些AAA蛋白的位点特异性表达，以及Y47G6A.10的RNAi敲低个体的组合表型（例如胚胎致死性和生长停滞）。今年，我们对RNAi敲低个体进行了更详细的分析。尽管在Y47G6A的早期发育中没有异常。10，没有孵化和致命的20％，发现大多数孵化的幼虫在其第一个婴儿期的生长停滞不前，然后与野生型相比逐渐降低运动功能。当这些个体通过酶促在组织中的琥珀酸脱氢酶进行检查时，发现细胞已显着积累。 Y47G6A.10本地化为线粒体，类似于人类paraplegin。另一方面，Y38F2AR.PARA和M03C11.5对孵化后的初始发育阶段或生长阶段没有任何影响。这些结果表明，Y47G6A.10功能降低的线虫被认为是遗传性痉挛性截瘫的模型动物。与线虫FTSH/paraplegin同源物的功能分析同时，我们分析了大肠杆菌中FTSH的分子机制，以获取有关这些分子机制的线索，并发现结果表明，位于六聚体环的入口处的位置228的氨基酸残基对六聚体环的入口处，对于静脉内的不倒数均具有未倒数的分类。在本文中，对残基228的突变体的详细生化分析表明，该残基不仅影响底物的易位，还影响ATP水解和促进基质的ATP水解的影响，从而结合ATP水解水解和底物易位。

项目成果

Okuno, T.: "Spectrometric analysis of degradation of a physiological substrate σ^<32> by Escherichia coli AAA protease FtsH."J.Struct.Biol.. 146. 148-154 (2004)

Okuno, T.：“大肠杆菌 AAA 蛋白酶 FtsH 降解生理底物 σ^<32> 的光谱分析。J.Struct.Biol.. 146. 148-154 (2004)

奥野 貴士: "AAA ATPaseの構造とタンパク質リモデリングの分子機構"生物物理. 43. 244-247 (2003)

Takashi Okuno：“AAA ATP酶的结构和蛋白质重塑的分子机制”生物物理学43。244-247（2003）。

Yamada-Inagawa, T.: "Conserved pore residues in the AAA protease FtsH are important for proteolysis and its coupling to ATP hydrolysis."J.Biol.Chem. 278. 50182-50187 (2003)

Yamada-Inakawa, T.：“AAA 蛋白酶 FtsH 中的保守孔残基对于蛋白水解及其与 ATP 水解的偶联非常重要。”J.Biol.Chem。