• BMB Reports
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• 제50권5호
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• pp.235-236
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• 2017

The circadian clock is an internal system that is synchronized by external stimuli, such as light and temperature, and influences various physiological and developmental processes in living organisms. In the model plant Arabidopsis, transcriptional, translational and post-translational processes are interlocked by feedback loops among morning- and evening-phased genes. In a post-translational loop, plant-specific single-gene encoded GIGANTEA (GI) stabilize the F-box protein ZEITLUPE (ZTL), driving the targeted-proteasomal degradation of TIMING OF CAB EXPRESSION 1 (TOC1) and PSEUDO-RESPONSE REGULATOR 5 (PRR5). Inherent to this, we demonstrate the novel biochemical function of GI as a chaperone and/or co-chaperone of Heat-Shock Protein 90 (HSP90). GI prevents ZTL degradation as a chaperone and facilitates ZTL maturation together with HSP90/HSP70, enhancing ZTL activity in vitro and in planta. GI is known to be involved in a wide range of physiology and development as well as abiotic stress responses in plants, but it could also interact with diverse client proteins to increase protein maturation. Our results provide evidence that GI helps proteostasis of ZTL by acting as a chaperone and a co-chaperone of HSP90 for proper functioning of the Arabidopsis circadian clock.

• BMB Reports
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• 제42권10호
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• pp.623-630
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• 2009

Hsp90, an evolutionarily conserved molecular chaperone, is involved in the folding, stabilization, activation, and assembly of a wide range of 'client' proteins, thus playing a central role in many biological processes. Especially, several oncoproteins act as Hsp90 client proteins and tumor cells require higher Hsp90 activity than normal cells to maintain their malignancy. For this reason, Hsp90 has emerged as a promising target for anti-cancer drug development. It is still largely unknown how Hsp90 can recognize structurally unrelated client proteins. However, recent progress in structural studies on Hsp90 and its interaction with various co-chaperones has broadened our knowledge of how the Hsp90 ATPase activity, which is essential for its chaperone function, is regulated and coupled with the conformational changes of Hsp90 dimer. This review focuses on the roles of various Hsp90 co-chaperones in the regulation of the Hsp90 ATPase cycle, as well as in the selection of client proteins. In addition, the current development of Hsp90 inhibitors based on the structural information will be discussed.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제27권3호
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• pp.319-323
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• 2004

Cytochrome P450 (CYP) 3A4 is of great interest because of its important roles in the oxidation of numerous drugs and xenobiotics. HDJ-1, a molecular chaperone in human, is known to assist the correct folding of unfolded proteins. To achieve a high yield of recombinant human CYP3A4 in Escherichia coli, the CYP3A4 encoding gene was co-expressed with the chaperone HDJ-1, under the control of an inducible tac promoter in a bicistronic format. The levels of expression of the CYP3A4 in the bicistronic construct reached up to 715 nmol $(liter culture)^{-1}$ within 16 h at $37^{\circ}C$, which was about a 3.3-fold increase compared to that of the CYP3A4 alone without the HDJ-1. By co-expression with HDJ-1, the catalytic activity of CYP3A4 was also increased by -15-fold. The amount of activity increase was similar to that of the CYP production at the whole cell level. The present over-expression system may be useful for the rapid production of large amounts of active CYP3A4 in E. coli.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.30-39
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• 2013

Immortalization-upregulated protein-1 (IMUP-1) genes have been cloned and are known to be involved in SV40-mediated immortalization. IMUP-1 gene is highly expressed in various cancer cell lines and tumors, suggesting the possibility that they might be involved in tumorigenicity. Previously, there were several problems for overexpression of IMUP-1 in bacterial expression systems including low solubility and aggregation due to unstructured property. To investigate the structural properties, it is necessary to obtain lots of pure and soluble proteins. Accordingly, the co-expression systems of bacterial chaperone proteins, GroEL-GroES, were used to increase solubility of IMUP-1. From the analysis of NMR and CD experiment data, it is suggested that the protein adopt typical the random coil properties in solution.

• Molecules and Cells
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• 제38권2호
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• pp.187-194
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• 2015

Thioredoxin (TRX) is a disulfide reductase present ubiquitously in all taxa and plays an important role as a regulator of cellular redox state. Recently, a redox-independent, chaperone function has also been reported for some thioredoxins. We previously identified nodulin-35, the subunit of soybean uricase, as an interacting target of a cytosolic soybean thioredoxin, GmTRX. Here we report the further characterization of the interaction, which turns out to be independent of the disulfide reductase function and results in the co-localization of GmTRX and nodulin-35 in peroxisomes, suggesting a possible function of GmTRX in peroxisomes. In addition, the chaperone function of GmTRX was demonstrated in in vitro molecular chaperone activity assays including the thermal denaturation assay and malate dehydrogenase aggregation assay. Our results demonstrate that the target of GmTRX is not only confined to the nodulin-35, but many other peroxisomal proteins, including catalase (AtCAT), transthyretin-like protein 1 (AtTTL1), and acyl-coenzyme A oxidase 4 (AtACX4), also interact with the GmTRX. Together with an increased uricase activity of nodulin-35 and reduced ROS accumulation observed in the presence of GmTRX in our results, especially under heat shock and oxidative stress conditions, it appears that GmTRX represents a novel thioredoxin that is co-localized to the peroxisomes, possibly providing functional integrity to peroxisomal proteins.

• 생명과학회지
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• 제12권6호
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• pp.688-693
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• 2002

Chaperone 분자는 세포 내에서 새로 합성된 polypeptides의 misfolding을 보호하는 역할을 가진다. 이런 chaperone 분자와의 공발현은 활성형 재조합 단백질의 생산을 증가를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 E. cozi에서 B. macerans 유래 cyclodextrin glucanotransferase (CGTase)의 활성형 생산에 GroEL/ES chaperone과의 공발현의 효과에 대해 조사하였다. cgt와 groEL/ES 유전자출 발현하는 pTCGT1과 pGro7은 각각 T7 promoter와 araB promoter에 의해 조절되고 이들을 E. coli cell에 co-transformation시켰다. 재조합 E. coli에서 IPTG와 L-arabinose의 최적 농도를 결정하기 위해 행한 결과 1 mM IPTG, 0.3 mg L-arabinose/$m\ell$에서 가장 높은 CGTase 활성을 나타내었다. 그리고 tube에서는 L-arabinose와 IPTG를 각각 0.4~0.5 $OD_{600}$과 0.8~l.0 $OD_{600}$에서 첨가하였을 때 활성형 CGTase의 생산이 증가되었다. GroEL/ES 공발현 조건에서는 가용성 CGTase 활성이 0.7~0.73 unit/$m\ell$로 단독 발현의 0.36~0.56 unit/$m\ell$에 비해 약 1.5 배 정도 증가함을 알 수 있었다. SDS-PAGE 분석에서는 GroEL/ES 공발현 조건에서 총 CGTase의 33.6%정도가 가용성 형태로 생산됨을 알 수 있었다.

• BMB Reports
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• 제55권10호
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• pp.488-493
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• 2022

The specific pair of heat shock protein 70 (Hsp70) and Hsp40 constitutes an essential molecular chaperone system involved in numerous cellular processes, including the proper folding/refolding and transport of proteins. Hsp40 family members are characterized by the presence of a conserved J-domain (JD) that functions as a co-chaperone of Hsp70. Tumorous imaginal disc 1 (Tid1) is a tumor suppressor protein belonging to the DNAJA3 subfamily of Hsp40 and functions as a co-chaperone of the mitochondrial Hsp70, mortalin. In this work, we performed nuclear magnetic resonance spectroscopy to determine the solution structure of JD and its interaction with the glycine/phenylalanine-rich region (GF-motif) of human Tid1. Notably, Tid1-JD, whose conformation was consistent with that of the DNAJB1 JD, appeared to stably interact with its subsequent GF-motif region. Collectively with our sequence analysis, the present results demonstrate that the functional and regulatory mode of Tid1 resembles that of the DNAJB1 subfamily members rather than DNAJA1 or DNAJA2 subfamily proteins. Therefore, it is suggested that an allosteric interaction between mortalin and Tid1 is involved in the mitochondrial Hsp70/Hsp40 chaperone system.

• 생명과학회지
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• 제16권3호
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• pp.409-414
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• 2006

소포체는 세포막의 합성뿐만 아니라 세포막에 존재하거나 세포외로 분비되어져야 할 단백질을 합성하는 세포내 소기관이다. 소포체에서 단백질이 합성되어질 경우 이황화결합이 형성되고 glycosylation 등의 수식이 일어나며, 이와 동시에 folding과 assembly과정을 거쳐 삼차원적 구조로 성숙이 되는데 이 과정은 folding enzyme과 molecular chaperone의 도움을 받아 이루어진다. 소포체 내에 존재하는 molecular chaperone 중 가장 잘 알려진 것으로 BiP이 있다. BiP의 기능은 N-terminus의 ATPase domain에 의해 조절되고 ATPase domain은 이것과 선택적으로 결합하는 조절인자에 의해 ATPase의 활성이 영향을 받는다. BiP의 핵산치환조절인자로서 발견된 BAP은 ATPase domain에 결합된 ADP를 ATP로 치환하는 것으로 기능이 알려져 있다. 이 BAP의 핵산치환기능이 BiP의 샤페론 작용에 어떤 영향을 미치는지를 in vitro에서 항체 heavy chain을 이용하여 알아보았다. BAP은 ATP보다 ADP가 결합되어 있는 BiP과 더 잘 결합을 하며, in vitro에서 BiP과 결합하고 있는 unfolded 단백질을 BAP은 BiP으로부터 해리하였다. 또한 소포체내에 존재하는 Hsp70 homologue chaperone인 BiP과 Grp170에 대한 BAP의 결합특이성을 anti-Grp170과 anti-BAP 항체로 co-immunoprecipitation을 하여 확인한 결과 BAP은 Grp170과 결합을 하지 않았다. 따라서 BAP은 ER내에 존재하는 동일한 family group에 속하는 Grp170과 BiP에 대하여 BiP에만 특이성을 갖는 것으로 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제17권2호통권82호
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• pp.211-217
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• 2007

이 연구의 목적은 대장균 분자 샤페론 GroEL의 시험관 내 단백질 접힘에 있어서 반응온도의 영향과 보조샤페론의 필요 여부를 자발적 재접힘이 가능한 온도와 그렇지 않은 온도조건에서 조사하는 것이다. 여러 조건하에서 GroEL에 의한 두 가지 기질 단백질의 재접힘을 반응속도론적으로 조사하기 위하여 GroEL에 의한 단백질 침전생성억제와 변성된 단백질의 재접힘을 광범위하게 조사하였다. 자발적 재접힘이 가능하지 않은 $37^{\circ}C$에서는 ATP와 완전한 GroEL 시스템이 변성된 폴리펩티드의 재접힘을 위하여 필요하다는 것을 확인하였다. 하지만, 자발적 재접힘이 가능한 낮은 온도에서는 자발적 재접힘과 샤페론 의존적 단백질 재접힘이 서로 경쟁하는 것을 알 수 있었다. 따라서 GroEL은 변성된 폴리펩티드의 자발적 접힘 경로를 더 효율적인 단백질 재접힘 경로인 샤페론 의존적 단백질 재접힘 경로로 유도하는 것으로 보인다.

• 생명과학회지
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• 제14권1호
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• pp.121-125
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• 2004

E. coli에서 B. macerans 유래 cyclodextrin glucanotransferase (CGTase)의 활성형 생산에 GroEL/ES chaperone과의 공발현과 저온 배양의 공동작용 효과에 대해 조사하였다. 실험에 사용된 cgt와 groEL/ES 유전자를 발현하는 pTCGTl과 pGroll은 각각 T7 promoter와 Pzt-1 promoter에 의해 조절되고 이들을 E. coli에 도입시켰다. 대수증식기 초기(2 hr)와 대수증식기 중기(3 hr)에 tetrarycline 10 ng/ml 과 IPTG 1 mM을 첨가하여 각각의 유전자를 발현시켰다. CGTase활성과 specific artivity 측정 시 $37^{\circ}C$에서 pTCGTl 단독 발현 보다 $25^{\circ}C$에서 chaperone과 함께 발현시킨 경우 2배나 높은 활성이 측정됐으며, SDS-PACE 분석결과 $37^{\circ}C$에서 단독 발현 시킬경우 20% 정도 가용성 형태로 발현되던 것이 $25^{\circ}C$에서 chaperone과 공발현 시에는 거의 3.5배가 넘는 69%가 가용성으로 전환됨을 알 수 있었다. 이와 같이 분자 chaperone과 $25^{\circ}C$에서의 저온 배양은 E. coli에서 활성형질 가용성 CGTase의 생산 증가에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.