Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ユビキチンリガーゼ / タンパク質品質管理 / 分子シャペロン / 小脳失調 / ノックアウトマウス / 品質管理 / シャペロン / ストレス / 神経変性疾患

昨年度にすでにタンパク質品質管理ユビキチンリガーゼと想定されるCHIPのノックアウトマウスの作製に成功しており、このマウスについて解析を行った。このマウスは、外見上野生型の同腹仔に比して、体重が1/2〜2/3しかなく、多くが生後1週程度で死亡した。一部生き残ったものも、およそ生後5ヶ月ころからあきらかな筋力低下症状を示すようになった。またオス、メスとも生殖可能ではあるが、妊娠能力が低かった。現在この原因を解析するために詳細に組織学的検索を行っているところである。タンパク質品質管理の破綻と神経変性疾患の関連が現在非常に注目されているが、このCHIPノックアウトマウスにおいて特筆すべき表現型は、生後数ヶ月で小脳失調様の歩行を呈することである。しかし、現在のところ組織学的に異常タンパク質の蓄積や神経細胞死などは観察されていない。これはマウスの寿命が短いためにタンパク質の凝集が観察されにくいためかもしれない。この表現型をさらに観察しやすくするために、変性タンパク質に対する生体応答にどのように関わるかを個体で観察する目的で、ハンチントン舞踏病モデルマウスであるHDQ150(ポリグルタミン繰り返し配列を150含むhuntingtin)ノックインマウスおよび小脳失調モデルマウスであるLurcherマウス(GRID2 mutation)と、CHIP欠損マウスとの交配を進めており、現在CHIP欠損がマウスハンチントン舞踏病や小脳失調発症に及ぼす影響を観察中である。
また今年度は新たにCHIPと物理的、機能的に協調してはたらくHsj-1という分子を見いだした。Hsj-1はDnaJドメインとともにユビキチン結合モチーフであるUIMを併せ持ち、CHIPによる変性タンパク質のユビキチン化を促進するとともに、ユビキチン化タンパク質を受け取る機能を持つ。さらに興味深いことにHsj-1もCHIPと同様に神経細胞特異的な発現を示す。このことからCHIPとHsj-1が神経細胞における品質管理に連携して働いていることが示唆される。現在さらにHsj-1ノックアウトマウスを作製中であり、このマウスとCHIPノックアウトマウスの交配によりさらに神経細胞におけるタンパク質品質管理の重要性が明らかになることが期待される。

アブラムシ / 細胞内共生体 / シンビオニン / groEL / groES / 塩基配列 / 分子シャペロン / ストレス / アミノ酸配列 / chaperonin / グルタミン代謝 / 免疫組織化学

1.アブラムシ共生体が細胞内で、唯一大量に合成しているタンパク質、シンビオニンの遺伝子を単離し、その上流および下流域を含めて、全塩基配列を決定した。その結果、シンビオニンは大腸菌groEオペロン同様にgroES相同遺伝子(symS)とともに1つのオペロンを形成して存在することがわかった。シンビオニン・コ-ド領域(symL)のgroEL遺伝子との相同性はアミノ酸レベルで約85%、塩基レベルで75%であった。また、groEに比べたときsymEオペロンにはA/T塩基の蓄積が顕著であった。
2.symSはsymLの上流に位置するにもかかわらず、各種のアブラムシを通じて、symSの発現は後者よりも著しく低く、翻訳レベルの発現調節機構の存在が示唆された。一方、二次共生体においては、自由生活性バクテリア同様にgroES相同遺伝子が大量に発現されていた。細胞内共生の歴史を通じて、groES相同タンパク質の役割は次第に低下し、細胞器官におけるようにgroEL相同タンパク質(シャペロニン)のみが機能するようになったものと思われる。
3.共生体を細胞外で培養すると、シンビオニンの合成量は著しく低下するとともに、他の多種のタンパク質の合成が高まった。しかし、このとき高温にさらすと、共生体は他の数種の熱ショックタンパク質とともに、再びシンビオニンを選択的に合成するようになった。ただし、このシンビオニンは細胞内で合成されるものよりもリン酸化の程度が高かった。これらの結果は共生体は細胞内環境を一種のストレスと認識していることを示唆する。
4.精製したシンビオニンはATPase活性をもち、MgーATPの存在下で、モノマ-へと脱重合をおこすことがわかった。また、紅色イオウ細菌から得たRubisCOの変性モノマ-にシンビオニンを加えると、groESが共存すれば、酵素活性の回復がみられた。さらに、大腸菌の温度感受性groE欠損は、symオペロンを含む組換えプラスミドによってcomplementされた。これらの結果はシンビオニンがgroELおよび細胞器官のシャペロン同様に、分子シャペロンの機能をもつことを強く示唆するものである。

【研究分担者】
山下哲郎	東京大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)
藤原晴彦	東京大学	理学部	講師	(Kakenデータベース)