ＰＤＩファミリー酵素による酸化的フォールディング中間体の認識機構とその生理的意義

PDI家族酶对氧化折叠中间体的识别机制及其生理意义

基本信息

批准号：
13J04030
负责人：
奥村正樹
金额：
$ 3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

小胞体には20種類以上ものPDIファミリータンパク質が存在し、それぞれが機能を分担することで小胞体中での酸化的フォールディングが効率よく進行すると考えられている。PDIは形や大きさ、ジスルフィド結合の本数が違う基質フォールディング中間体に働きかけることで、複数の基質に天然型ジスルフィド結合を導入することが知られるが、その分子認識における作用機序は明らかでない。そこで、PDIのX線小角散乱実験を行った結果、PDIの散乱プロファイルは結晶構造から見積もられた散乱プロファイルと一致せず、溶液構造は結晶構造と異なるドメイン配向をもつ可能性を示した。そこで高速AFMによるPDIの1分子動態解析を行った結果、酸化還元状態および基質の結合に依存したPDIの構造制御機構が明らかとなった。すなわち、酸化型のPDIは還元型に比べドメイン間の揺らぎが大きく、この揺らぎを利用してPDIが基質のフォールディングステージに応じて効率よく基質を捕獲し基質にジスルフィド結合を導入することが考えられる。興味深いことに数種のアンフォールド基質存在下において、PDIは基質のフォールディング状態を識別し、アンフォールド状態の基質が存在する時のみ二量体を形成することが本観測により初めて示された。これはPDIが単量体と二量体あるいはそれ以上の会合体の形成と解離を繰り返しており、PDI会合体が形成する空洞の疎水的かつジスルフィド交換反応性に富む環境において、効率的に多様な基質のフォールディングが促進されていると考える。動的光散乱から、変性基質存在下でPDIは二量体あるいはそれ以上の会合体を形成する一方、folded基質存在下でPDIは単量体であることから、PDIは基質のフォールディング状態をセンスし会合することがわかった。これは構造や機能が異なる複数の基質を認識するPDIの機能的役割と構造に関する全く新しい概念である。

内质网中有20多种类型的PDI家族蛋白，据信，内质网中的氧化折叠会通过每个共享功能有效地进展。众所周知，PDI通过对具有不同形状，大小和二硫键键数的底物折叠中间体作用，将天然二硫键引入多个底物，但是分子识别中的作用机理尚不清楚。因此，我们在PDI上进行了X射线小角度散射实验，发现PDI的散射曲线与从晶体结构估计的散射曲线不匹配，这表明溶液结构可能具有与晶体结构不同的域方向。因此，使用高速AFM对PDI进行单个分子动力学分析揭示了一种控制PDI结构的机制，该机制取决于氧化还原态和底物结合。换句话说，氧化的PDI在域之间比还原类型具有更大的波动，并且人们认为PDI可以根据基板的折叠阶段有效地捕获底物，并将二硫键键引入底物。有趣的是，该观察结果首次显示在存在几个展开的底物的情况下，PDI识别底物的折叠状态并仅在存在展开的底物时形成二聚体。这被认为是因为PDI反复形成单体和二聚体或更多关联的形成和解离，并且在腔形式形式的环境中，PDI伴侣是疏水性和高度二硫化物交换反应性的，有效地促进了各种底物的折叠。动态光散射表明，PDI感官并关联了基板的折叠状态，因为PDI在折叠底物的存在下是单体，而PDI是单体。这是一个关于PDI的功能作用和结构的全新概念，它可以识别具有不同结构和功能的多个底物。

项目成果

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Solution Structural Studies of Soluble Extracellular Domain of Amyloid Precursor Protein

淀粉样前体蛋白可溶性胞外结构域的溶液结构研究

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
奥村　正樹;橋本　翔子;油谷　克英;金村　進吾;引間　孝明;門倉　広;今岡　進;山口　宏;稲葉　謙次;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹;奥村正樹
通讯作者：
奥村正樹

Regulation of Disulfide-Coupled Protein Folding by A Positively Chareed Redox Agent

正电荷氧化还原剂对二硫键偶联蛋白质折叠的调节