シトクロムc多量体の生成機構と機能

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タンパク質は構造変性して生体組織内に蓄積すると、コンフォメーション病が引き起こされる。電子伝達ヘムタンパク質であるシトクロムc(cyt c)は、変性すると多量化し、ポリマー化することが半世紀前から知られていたが、その形成メカニズムは不明であった。受入研究者らは、変性過程で生じる種々の大きさのウマcyt c多量体を作製、単離することに成功した。Cyt c2量体と3量体のx線結晶構造解析にも成功し、cyt cがC末端領域のαヘリックスを交換するドメインスワッピングにより多量体を連続的に形成し、ポリマー化する機構を明らかにした。しかし、cyt c多量体の生成機構や機能には、未解明な点が多く残されている。そこで本研究では、野生型および変異型ヒトcyt cの多量体を作製し、種々の分光法を用いてその形成機構と機能を調べた。平成25年度は、cyt cを変性状態からフォールディングさせると、エタノール処理と同様の構造をした多量体が得られ、cyt cの濃度を上げると多量体の量が増えた。cyt cのフォールディング過程の初期段階において、N末端領域とC末端領域がαヘリックスを形成し、2つのαヘリックスが疎水的に相互作用する。そこで、N末端ヘリックスの疎水性アミノ酸を欠損させた変異体とC末端ヘリックスの疎水性アミノ酸を欠損させた変異体を作製し、それぞれフォールディングさせたところ、どちらの変異体も多量体をほとんど形成しなかった。一方、2種類の変異体を共存させてフォールディングさせると、ヘテロ2量体だけが顕著に得られた。これらの結果より、cyt cのフォールディング過程の初期段階でN末端とc末端のαヘリックスが分子間で疎水的に相互作用し、ドメインスワッピングが起こり、多量体を精製することが分かった。さらに、cyt cのモルテン・グロービュール状態と多量体形成の関係も調べた。以上の結果より、cyt c多量体の形成機構に関する新たな知見が得られた。