AAAスーパーファミリータンパク質によるタンパク質リモデリングの分子機構の解明

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1.AAA^+シャペロンClpXによる細菌の細胞骨格タンパク質FtsZの動態制御GTP依存的に重合したFtsZの構造および動態を高速AFMで観察したところ、直線状の線維や湾曲した線維、およびそれらが重なりあった太い線維が多数観察された。さらに直線状の線維が時間とともに湾曲し、分断・再結合を繰り返す様子を秒単位の時間分解能で直接可視化できた。次にClpXがFtsZのポリマー形成に与える影響を調べたところ、ClpXはATP非依存的にFtsZの重合を阻害し、ClpXのN末端ドメインがFtsZの認識に重要であることが分かった。一方、ClpXPがFtsZを分解する活性は極めて低いことから、分解の促進ではなく重合の阻害によりFtsZの動態を制御していることが示された。さらに、FtsZポリマーの脱重合をClpXが促進することや、ClpXを過剰発現させた大腸菌ではZリングの形成が異常になることなども明らかにした。2.細菌のアミロイド様タンパク質の発見とAAAスーパーファミリータンパク質による品質管理大腸菌をモデルとし、可溶性タンパク質の中からアミロイド様凝集体を形成するタンパク質および条件を探索した。その結果、ADPの添加により線維状凝集体を形成するタンパク質が存在することを発見した。高感度質量分析機器を用いたプロテオーム解析の結果、polynucleotide nucleotidyltransferase(PNPase)がADP依存的に線維状凝集体を形成することを明らかにした。また、各種変異体PNPaseタンパク質を用いた解析の結果、ADPの結合ではなくADPを加水分解してpoly(A)を合成するPNPaseの活性が、アミロイド様凝集体の形成に重要であることを見出した。さらに、細胞内においてPNPaseがAAA型プロテアーゼにより分解される可能性を示唆する結果を得た。