ストレスで誘因されるシャペロニン翻訳後修飾と活性調節機構の解析

タンパク質の翻訳後修飾は、タンパク質機能の調節や細胞全体のシグナル伝達において主要なメカニズムを担っている。我々の研究しているシャペロニンは、熱などのストレスで細胞内のタンパク質が変性した際に、それらを保護し再生する機能を持つタンパク質である。最近の研究で、シャペロニンのアミノ酸残基上での可逆的リン酸化が、細胞内の状況に応じたシャペロニン活性の調節をしている可能性が分かってきた。細胞への熱ストレスがシャペロニンのリン酸化を誘因するメカニズムを明らかにし、可逆的リン酸化によるシャペロニン活性の調節機構を解明することを目指している。

シャペロニンが機能するためには、14量体構造のGroELが、ATPとGroESを結合して複合体を形成することが必要である。高度好熱性細菌Thermus thermophilusから精製したGroEL^Tは14量体構造を安定に維持できるが、組換え大腸菌で遺伝子を発現させて精製したGroEL^Eはモノマーに解離し、14量体構造を維持できない（図１）。ATPとGroESを共存させると GroEL^Eのオリゴマー形成能が少し改善するが、GroEL^Tの安定性には及ばなかった。そこで、GroEL^TとGroEL^Eを質量分析（LC-MS/MS）によって解析した。80℃で培養した T. thermophilusから精製したGroEL^T80では、合計8ヶ所のリン酸化が検出されたが、GroEL^Eでは、リン酸化は１つも検出されなかった。リン酸化部位の多くは、14量体構造のサブユニット間に位置していたことから（図２）、GroELのリン酸化はオリゴマーの安定性に寄与していると考えている。