大腸菌ATP依存性プロテアーゼLonおよびHslVUの基質切断機構

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ATP依存性プロテアーゼLonとHs1VUは,細胞内基質を分解する際に,その構造的・機能的に重要な部位を優先的に分解することが,本研究者の従来の研究によって明らかとなっている(Nishii, et. al.(2002)Eur.J.Biochem.269,451-457,Nishii&Takahashi(2003)FEBS Lett.553,351-354,Nishii et. al.(2005)FEBS Lett.579,6846-6850).このことは,基質の機能を迅速かつ完全に抑制する上で,極めて効果的であると考えられる.本研究は,このような特異な基質分解がどのような分子機構によるのか,LonおよびHslVUによる基質分解過程を比較検討することにより,解明することを目的とし,研究を行った.その結果,両酵素はATP依存的に基質蛋白質の高次構造をunfold基質した後に,基質を平均9残基程度のペプチドにプロセッシブ分解することが示された.また,LonはHslVUと異なり,無機ポリリン酸によって,基質特異性と4次構造が変化することが示された.これらの結果について構造生物学的見地からも検討するため,未だ立体構造が明らかでないLonの結晶化スクリーニングを行ったところ,有望な結果を得ることができた.また,超遠心分析を行ったところ,Lonの会合状態が,マグネシウムイオンにより制御されることが明らかになった.以上の結果は,ATP依存性プロテアーゼの分子性状の普遍性と多様性を理解する上で重要な新規の知見であり,今後さらに詳細な研究を行う上での礎となる成果であるといえる.