Lee教授(韓国KIAS)と共同で、機能未知の古細菌タンパク質複合体であるPbaA-PF0014複合体の構造を世界で初めて明らかにしました。Reports」に公開されます。本研究成果はEurekAlert!でも紹介されました。proteins本研究成果のポイント超好熱古細菌の機能未知なタンパク質複合体のかたちを調べたところ、5本の柱で囲まれ内部に空洞を持った、古代ギリシャ建築の“tholos”のような構造体を形成していることを見出しました。この発見は、分子進化の謎に迫るだけでなく、分子の貯蔵庫や耐熱シェルターとしてのタンパク質建築物を設計・創成する研究の推進に繋がります。真核生物のタンパク質分解装置であるプロテアソーム[注1]は数多くのタンパク質が集まってできた巨大で複雑な分子複合体です。[注3]のプロテアソームは、真核生物のものと比べて単純な構造をしており、その形成はアセンブリーシャペロンの助けを必要としません。それにもかかわらず、古細菌はアセンブリーシャペロンとよく似たタンパク質を持っています。その役割は不明でしたが、そうしたタンパク質の1つであるPbaAが、PF0014とよばれる機能未知の古細菌タンパク質と複合体を形成して働いている可能性が浮かび上がってきました。本研究では、これらの分子の複合体に着目して、そのかたちを調べていく過程で思いがけない発見をしました。研究グループは、まず超分子質量分析[注4]とよばれる方法でPbaAとPF0014の複合体のまるごとの質量を精密に計測しました。その結果、10個のPbaA分子と10個のPF0014分子が集まって1つの複合体を形作っていることが判明しました。5分子がまとまってリング状のかたちをとっており、一方、PF0014は2分子が会合して棒状のかたちをしていることがわかりました。2つのPbaAのリングの間を5本のPF0014の柱が橋渡ししているのが複合体の実体であることが明らかとなりました[図]。複合体の機能の解明は今後の課題ですが、こうして明らかになった複合体の構造は、まるで古代ギリシャ建築の“tholos”のようであり、5本の柱で囲まれた内部の空洞には他の分子を収納できそうな空間が用意されているようです。本研究により、真核生物のプロテアソームのアセンブリーシャペロンとよく似た分子が、古細菌ではまったく異なる分子複合体を構成していることが明らかとなりました。生物の進化の過程で、共通の分子の役割がどのように変遷したかの道筋を辿ることは、生命の環境適応の戦略を理解するうえで重要なてがかりを与えるものと期待されます。今回明らかにした内部に大きな空洞を持つ分子複合体の構造は、分子進化の謎に迫るだけでなく、分子の貯蔵庫や耐熱シェルターとしてのタンパク質建築物を設計・創成するための指針を提供するものです。注1:プロテアソーム細胞内においてタンパク質の分解を行う巨大な酵素複合体(総サブユニット数約70個)で、すべての細胞に普遍的に存在して生命活動に重要な役割を担っている。注2:アセンブリーシャペロンシャペロンとは本来「介添え人」という意味で、他のタンパク質が正しくかたちを整えるのを手助けするタンパク質の総称。その中でも、アセンブリーシャペロンはタンパク質サブユニットの分子集合を助けている。生物の主要な系統の1つで、細菌(バクテリア)、真核生物と共に、全生物界を3分している。大腸菌などの細菌と異なり、真核生物と近縁で共通の祖先を持つと考えられている。古細菌の多くが55°C以上の高い温度で生育することができる。疎水性相互作用のような弱い相互作用を保ったまま質量を調べる方法。タンパク質複合体を構成するパーツ(サブユニット)の種類と数が分かる。中性子ビームを当てたときに非常に小さい角度で起こる散乱現象を利用し、溶液中における物質や生体分子の構造を明らかにする手法。軽水素(原子核が陽子1つのみで構成)と重水素(原子核が陽子1つと中性子1つから構成)の散乱長の差を利用することにより、分子複合体中のみたい成分だけをみることができる。(高速AFM)走査型プローブ顕微鏡の一つであり、カンチレバー(片持ち梁)に取り付けられた非常に細い探針を用いて試料表面を高速に走査することによって、サンプルの構造や動態をリアルタイムで観察することが可能な顕微鏡。よって生体分子の構造を、溶液中のような生理的な環境に近い状態で観察するために開発された手法。試料溶液を約-170°C中に落下させることで急速凍結させ、試料を薄い非晶質氷の中に包埋する。この凍結させた試料を液体窒素冷却のもと電子顕微鏡観察する。このように冷却することで電子線照射による試料へのダメージも軽減させる。press[at]ims.ac.jp※[at]は@にご変更ください。reserved.ページのトップへ戻る。