Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

蛋白質工学 / シグナル伝達 / 酸化ストレス / 細胞死 / 人工制御 / 脳神経シグナル伝達系 / ニューログロビン / アミノアシルtRNA合成酵素 / 神経細胞化 / モジュール / センサー蛋白質 / 虚血・再灌流 / 脳 / 神経細胞死 / G蛋白質

1.トリプトファニルtRNA合成酵素(TrpRS)の酸化ストレス下での新規機能の解明
TrpRSは、tRNAにトリプトファンを結合させる反応(アミノアシル化)を触媒する酵素である。今回、ヒトのTrpRSの新規機能を探索したところ、酸化ストレス下で、ある有機化合物と複合体を形成することを発見した。現在、部位特異的アミノ酸置換体を作製し、分子レベルでの制御メカニズム、及び、生理機能の解明を目指している。
2.ニューログロビン(Ngb)の新規機能の探索
最近、ヒトNgbが、従来の酸素貯蔵するグロビン蛋白質とは異なり、三量体G蛋白質のαサブユニットと結合し、GDP/GTP交換反応抑制蛋白質(GDI)として機能する酸化ストレス応答性のシグナル伝達センサー蛋白質であることを発見した。さらに、魚類NgbのcDNAをクローニングし、大腸菌での蛋白質発現、蛋白質精製し、解析した結果、魚類NgbにはGDI活性がないことが判明した。今回、魚類、ヒトNgb間で、部位特異的なアミノ酸置換体、さらにモジュール置換した種々の蛋白質を作製し、細胞に対する生理機能を研究した。
3.Yeast two hybrid screening法によってNgbと結合することが判明した脳内蛋白質(G蛋白質以外)とNgbとの相互作用の解析
今回、システインプロテアーゼ阻害因子である"Cystatin C"、及び、脂質ラフト構成蛋白質である"Flotillin-1"とNgbとの相互作用に関して、部位特異的アミノ酸置換体を作製し解析を行った。また、複合体のモデリングを試みた。

モジュール / イントロン / エクソンかき混ぜ / タンパク質立体構造 / 機能部品 / 分子動力学 / 分子進化 / ヘリックス・ターン・ヘリックス / 分化進化 / タンパク質工学 / 立体構造 / エキソンシャッフリング

イントロンはタンパク質の部品「モジュール」の境界によく対応していることから、分子進化において、モジュールが「かき混ぜられた」基本構造部品であることが明らかになってきた。本研究の目的はモジュールを分類し、機能の異なるタンパク質間の共有されるモジュールを明らかにすることであった。本研究の成果はモジュールを分類できる見通しが得られ、すでにモジュールの一部分がカタログ化できたことである。モジュール図鑑の電子出版やwwwでの公開も検討している。得られた具体的な成果を以下に述べる。
1.モジュールの分類法の確立:部品として機能するため必要な性質として、モジュールの立体構造は内部の相互作用によって決まることが明らかになった。すなわち、他のモジュールから切り離した単独モジュールが力学的に安定であることを、分子動力学計算の結果から示せた。従って、モジュールの分類は立体構造に基づいて行うのが合理的であると結論できた。
2.モジュールの分類:アミノ酸配列の一致度が40%以下であるタンパク質77個についてモジュールを同定し、得られた950個のモジュールを分類した。モジュールが3個以上含まれるグループが66種類特定された。しかし、どのグループにも属さないモジュールが存在している。
3.タンパク質でのモジュール共有:同じグループに属するモジュールが複数のタンパク質に共通に使われていることが明らかになった。これらのモジュールの中には、機能が明確に規定されるものが多くあり、モジュールのかき混ぜが起きたことが明らかである。ヘリックス・ターン・ヘリックス・モジュールには、異なる機能を持つモジュールへの分化が見られた。

【研究分担者】
由良敬	名古屋大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)
野口俊之	名古屋大学	理学部	助教授	(Kakenデータベース)