본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

학위논문 상세정보

Steucture of the ATP-dependent protease codWX in bacillus subtilis : ATP 의존 단백질 분해효소 CodWX의 구조 원문보기

  • 저자

    김순래

  • 학위수여기관

    Graduate School, Gyeongsang National University

  • 학위구분

    국내박사

  • 학과

    Department of Biochemistry

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    ii, 47p.

  • 키워드

    단백질분해효소 CodWX 생화학 ATP;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10062148&outLink=K  

  • 초록

    외부스트레스(열적, 화학적)에 노출된 생명체에서 생성되는 비정상 단백질은 세포내에서 aggregation되는 경향으로 세포에 치명적인 영향을 미친다. 따라서 생물체는 외부 스트레스에 대응하여 특정단백질(열충격단백질, Heat Shock Protein, HSP)을 발현시켜서 이러한 스트레스로부터 자신을 보호하는 메카니즘을 가지고 있다. 이러한 HSP은 외부스트레스에 의해 변성된 단백질의 refolding을 도와주는 DnaK/HSP70, GroEL/ES와 같은 molecular chaperone의 기능과 단백질 분해 촉매 즉 protease로써 기능을 가진다. 최근 B. subtilis에서 분리한 CodWX는 ATPase인 CodX와 peptidase인 CodW로 구성된 ATP-dependent protease로 밝혀졌다. 또한, CodX와 CodW는 E. coli에서 분리된 ATP-dependent protease HslVU의 ATPase인 HslU와 peptidase인 HslV와 각각 아미노산 서열이 50%이상이 동일하며, 분자량 크기 또한 매우 유사하였다. 본 연구를 통해 우리는 ATP-dependent protease CodWX의 구조와 기질분해 메카니즘을 생화학적 실험, 전자현미경과 image processing을 이용하여 고찰하고자 한다. Peptidase인 CodW의 end-on view로 orientation된 884개의 입자를 분석한 결과 약 3nm 크기의 central cavity를 가지는 hexameric ring의 형태로 외경은 11 nm로 나타났고, side-on view로 orientation된 CodW는 두 개의 링이 포개어진 형태를 가지고 있으며 길이와 폭은 약 11*10nm를 나타내었다. 이러한 결과로 CodW는 HslV와 유사하게 두 개의 hexameric ring이 포개어진 실린더 형태를 보여주고 있었다. 또한 CodW는 어떠한 nucleotide 처리에도 구조적 변화를 관찰 할 수 없었다. ATPase인 CodX의 end-on view로 orientation된 입자의 구조적 분석은 multivariation statistical분석방법으로 모든 입자를 서로 비교하여 얻은 eigenvector/eigenvalue를 기초로 유사한 형태별로 그룹화시켰다. 이 결과 전체입자의 57%는 6-fold rotation symmetry를, 38%는 7-fold symmetry를 가지는 다른 두 형태로 구별되어졌으며, 나머지 5%는 heterogeneous한 image로 stain이 충분히 되지 않은 경우 즉, stain effect의 결과로 추정되어 진다. CodX의 top-on view는 hexameric 또는 heptameric ring형태의 구조를 가지고 있음을 보여준다. CodX의 side-on view의 구조는 두 개의 hexameric 혹은 heptameric ring이 포개어진 형태 즉, intermediate domain이 서로 마주보며 interaction하고 있는 spool-like 구조를 관찰하였다. CodWX의 complex형성시 nucleotide의 영향을 알아보기 위해서, 먼저 CodW와 CodX를 혼합한 것에 ATP와 ATPγS를 각각 처리하고 난 이후 Gel-filteration 실험을 해 본 결과 ATP를 처리했을 경우만이 CodWX complex가 형성된다는 것을 알았다. 다음으로 CodWX에 다양한 nucleotide를 처리하고 난 이후, cross-linking실험을 수행하였을 때도 gel-filteration 결과와 같이 ATP를 처리한 CodWX만이 complex가 형성되었다. 이로써 CodWX complex형성에는 ATP hydrolysis가 수반되어야 한다는 것을 알았다. ATP를 처리한 CodWX complex의 전자현미경구조는 두 개의 hexameric ring이 포개어진 CodW가 double ring인 CodX의 한쪽 혹은 양끝에 결합한 형태 즉, WWXX, WWXXWW, WWXXWWXX 형태의 구조를 관찰하였다. 이러한 결과는 기존에 알려진 어떤 ATP-dependent protease와도 상이한 구조를 나타내는 것으로 ATPase성분인 CodX(XX)를 중심으로 한쪽 혹은 양쪽으로 peptidase성분인 CodW(WW)가 바깥으로 interaction 하고 있는 구조를 보여주는 것이었다. CodWX의 complex에 다양한 factor(pH, salt, chemical)로 구조의 변화를 관찰 해 본 결과, 유일하게 낮은 농도의 Triton을 처리하였을 때 서로 마주보고 있는 CodX의 intermediate domain이 떨어지는 현상 즉, WWX, XWWX의 형태를 관찰 할 수 있었다. 전자현미경구조와 생화학적 결과를 근거로 Bacillus subtilis의 CodWX는 HslVU를 포함하여 기존의 ATP-dependent protease와 다른 구조와 기질분해 기작을 가지는 새로운 type의 protease임을 밝히게 되었다.


 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역