ミトコンドリア行きターゲティングシグナル受容体による分子認識機構の解析

• Project/Area Number: 12019226
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 遠藤 斗志也 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70152014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西川 周一 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10252222)
• Project Period (FY): 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: ミトコンドリア / タンパク質輸送 / プレシークエンス / Tom20 / ターゲティングシグナル / NMR

Research Abstract

近年,分子シャペロンによる基質認識やタンパク質のターゲティングシグナルの認識など,ブロードな基質スペクトルに特徴づけられる「あいまいな分子認識」の重要性が注目されている。本研究ではあいまいな認識の例として,ミトコンドリアタンパク質のプレシークエンスに書き込まれたミトコンドリアターゲティングシグナルを認識する受容体Tom20をとりあげた。様々な^<15>N標識した様々なプレ配列ペプチドについて,Tom20のサイトゾルドメイン(ΔTom20)を加えていったときにNMRシグナルが影響を受ける部位を調べることにより, 「Tom20結合セグメント」を同定した。またスピンラベルしたペプチドを用いて,ΔTom20結合時のプレ配列の配向も調べた。そして,プレ配列中のΔDTom20結合セグメントの位置はプレ配列によって異なる(フレキシブルである)が,ΔTom20結合時の配向は一定であることを見いだした。
ΔTom20結合セグメントは,ΔTom20との結合によりNMRシグナルが影響を受ける残基であり,直接ΔTom20との結合に関わるのはその一部と考えられる。実際ΔTom20との複合体の立体構造を決定したALDHのプレ配列においてΔTom20との結合に直接関わるセグメントは,5残基である。ΔTom20との結合に直接関わるセグメントをΔTom20認識エレメントと呼ぶことにする。ALDH以外のプレ配列中のΔTom20認識エレメントを推測するために,各プレ配列中のΔTom20結合セグメントに共通するモチーフ,具体的にはAKDHのΔTom20認識エレメントと共通するモチーフを検索した。その結果,各プレ配列ペプチドにφχχφφというパターンが見いだされた。ただし,φは疎水性/芳香族残基(Leu,Met,Trp,Cys,Ala,Tyr,Phe,Ile),χは任意のアミノ酸残基である。

Research Products

• [Publications] K.Nakatsukasa et al.: "Mnllp, an α-mannosidase-like protein in yeast Saccharomyces cerevisiae, is requnred for endoplasmic reticulum-associated degradation of glycoproteins."J.Blol.Chem.(Communication). (in press). (2001)
• [Publications] T.Muto et al.: "NMR identification of the Tom20 binding element in mitochondrial presequences."J.Mol.Biol.. (in press). (2001)
• [Publications] K.Saeki et al.: "Identification of mammalian TOM22 as a subunit of the preprotein translocase of the mitochondrial outer membrane."J.Biol.Chem.. 275. 31996-32002 (2000)
• [Publications] Y.Abe et al.: "Structural basis of presequence recognition by the mitochondrial protein import receptor Tom20"Cell. 100. 551-560 (2000)
• [Publications] 西川周一,遠藤斗志也: "細胞内におけるタンパク質の品質管理"化学. 56. 58-59 (2001)
• [Publications] 遠藤斗志也(分担執筆,編者): "タンパク質の一生〜タンパク質の誕生,成熟から死まで(中野明彦,遠藤斗志也 編)"プロテイントラフィックの第一歩〜生まれたタンパク質は,どこに,どうやって行けばよいのか. 62-74 (2000)