シャペロニンダイナミクスの1分子イメージング

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プレフォルディンは、変性中間状態にあるタンパク質を捕捉(アレスト)して、グループII型シャペロニンに受け渡す機能を有する新しい分子シャペロンである。6つのサブユニット(α_2β_4)がそれぞれコイルドコイルを形成し、くらげのような構造をしている。それぞれの足(サブユニット)の先端で変性中間状態の蛋白質を結合し、グループII型シャペロニンに受け渡すと考えられているが、変性タンパク質やシャペロニンをどのように認識しているかは明らかになっていない。私は超好熱性古細菌由来グループII型シャペロニン、プレフォルディンを用いて、それらの協調機構の解明を行った。本研究では、1分子蛍光イメージング、SPRセンサーを用いることにより、シャペロニン、プレフォルディンの相互作用メカニズムの解明の糸口を得ることに成功した。超好熱性古細菌Pyrococcus horikoshii OT3由来プレフォルディンは豚心臓由来クエン酸合成酵素(CS)の熱変凝集を阻害し、酸変性したGFPの自発的凝集を阻害する。一方、実際にプレフォルディンとシャペロニンが物理的に相互作用していることは、1分子イメージングや、SPRセンサーによる解析の結果証明された。また、X線結晶構造からN-及びC-末端部分が、変性タンパク質認識やシャペロニンとの結合に重要な部位であることを示唆されているので、α、βサブユニットの末端欠損体から、変性タンパク質結合部位及びシャペロニンへの結合部位の特定を試みた。その結果、βサブユニットのC末6-8残基が変性タンパク質認識に重要な部位であり、PhPFDαC末8残基、βC末5残基に、シャペロニンとの結合に重要な部位が存在することが示唆された。