細胞内で安全に使えるタンパク質切断機械はどのようにして作られているのだろうか？ トリプシン（trypsin、今月の分子46番）やペプシン（pepsin、今月の分子12番）のような消化性プロテアーゼは小さく効率的で、タンパク質まで行き渡り、切断を始める。この仕事は決して細胞内では行われない。細胞はよりしっかりと制御する必要があるため、単に要らなくなったり損傷したりしただけのタンパク質は破壊される。AAA+プロテアーゼ（AAA+ protease）がこの問題に対する１つの解決策を与えてくれる。この酵素は２つの方策を使ってある特定のタンパク質だけを破壊する。まず、閉じた入れ物の中にタンパク質破壊機械を隠す。そして、特殊なタンパク質ポンプを使ってこの破壊容器にタンパク質を取り込む。

熱ショック

現在、最も完全な構造のAAA+プロテアーゼはHslUV（熱ショック座位遺伝子の産物UとV Heat Shock Locus gene products U and V の略）と呼ばれる細菌のタンパク質である。ここに示したのはその一例、PDBエントリー 1yyfの構造である。このタンパク質は２種類のタンパク質サブユニットで構成されている。プロテアーゼサブユニット（青色）は中央にある中空の樽状構造の中に配置され、活性部位はこの筒の内部に隠されている。AAA+ ATPアーゼサブユニット（赤、橙色）は、ポンプを形成しタンパク質を中に取り込むことで、複合体両端から入ってくるものを制御している。HslUVは細胞が危険な水準まで熱せられた時に作られる数多くある熱ショックタンパク質の１つである。熱はタンパク質をほどいて無用な凝集を招く可能性があるため、熱ショックシャペロンとプロテアーゼは集まって熱損傷を受けたタンパク質に働きかけて、折りたたみ直して適切な型にしたり、廃棄したりしている。

プロテアソーム

私たちの細胞はHslUVよりももっと複雑な複合体「プロテアソーム」を作っている。この中心には、４つの環状プロテアーゼ複合体が積み重なってできた、更に大きな破壊容器がある。両端にはユビキチン（ubiquitin）が付加されたタンパク質を探すより複雑な機構があり、AAA+ ATPアーゼに似たものを使ってタンパク質を容器の中に入れる。この機構についてより詳しくは以前の「今月の分子」（60番、ユビキチン）を参照のこと。

AAA+ ATPアーゼ

HslUVのタンパク質ポンプは中央のチャネルを取り囲む６つのサブユニットでできている。上２つのHslUV（左 PDBエントリー 1yyf、右 1g3i）の構造を見ると、ATPの力で環の形に大きな変化が生じていることが分かる。これに似たプロテアーゼのClpXPは30個から80個のATP分子を使って（個数はタンパク質の安定性による）、100個のアミノ酸でできた鎖を引っ張って中央の穴を通す。AAA+と名付けられた環状のATPアーゼ（細胞の活動に関与するATPアーゼ）は細胞内で非常によく見られ、様々な同様の仕事に使われる。PDBでは、DNA２重らせんをほどくシミアンウイルス40のT抗原の一部（PDBエントリー 1svm）や膜輸送に関係するタンパク質複合体をほどくp97（PDBエントリー 3cf1、1r7r）やNSF（PDBエントリー 1nsf、1d2n）のように様々な例が他にも見られる。モータータンパク質のダイニン（dynein）も動力源としてAAA+ ATPアーゼに頼っている。