ミトコンドリア膜間のリン脂質輸送機構の構造生物学的解明

• Project/Area Number: 14J03504
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 渡邊 康紀 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ミトコンドリア / リン脂質輸送タンパク質 / 脂質輸送タンパク質 / 結晶構造解析

Outline of Annual Research Achievements

ホスファチジルエタノールアミン(PE)はミトコンドリアの機能に重要な役割を担っているリン脂質であり，ミトコンドリア内膜で合成されるが，PE合成の原材料のリン脂質であるホスファチジルセリン(PS)は小胞体で合成される．このため，PSは小胞体膜からミトコンドリア内膜まで輸送される必要がある．出芽酵母において，ホスファチジン酸輸送タンパク質であるUps1のホモログであるUps2もUps1と同様にMdm35と複合体を形成し，ミトコンドリア内のPEの維持に必要であることから，Ups2もリン脂質の輸送に関与する可能性がある．本研究ではUps2によるリン脂質輸送機構を解明することを目指した．前年度までに耐熱性酵母K. marxianus由来のUps2, Mdm35を一本鎖につないだコンストラクトを用いることで凝集せずに調製することに成功している．リポソームを用いた解析により各種リン脂質の輸送活性を調べたところ，Ups2はPSの輸送活性を持つことが明らかになった．以上のUps2の研究は九州大学の久下理教授らのグループとの共同研究であり，久下教授らによるin vivoでのUps2の機能解析結果とともにまとめ，Journal of Cell Biology誌に発表した．Ups2によるPS認識メカニズムを明らかにするため，K. marxianus由来のUps2-Mdm35の結晶化を試みている．Ups1の結晶構造を基にUps2の互いに近くに位置しているAsn27とGly162をシステイン残基に変異し，ジスルフィド結合を形成させることでフォールドを安定化させたUps2-Mdm35の結晶化に成功した．得られた結晶から4.1オングストローム分解能の回折データの収集することができた．現在分子置換法による位相決定を試みている．

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Phosphatidylserine transport by Ups2-Mdm35 for phosphatidylethanolamine synthesis in respiration-active mitochondria. (2016)
  • Author(s): Miyata N. Watanabe Y. Tamura Y. Endo T. and Kuge O.
  • Journal Title: Journal of Cell Biology Volume: 214 Issue: 1 Pages: 77-88
  • DOI: 10.1083/jcb.201601082
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structural and mechanistic insights into phospholipid transfer by Ups1–Mdm35 in mitochondria. (2015)
  • Author(s): Watanabe, Y., Tamura, Y., Kawano, S., and Endo T.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 772-772
  • DOI: 10.1038/ncomms8922
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Structural basis of phospholipid transfer between the mitochondrial outer and inner membranes by Ups1-Mdm35 (2016)
  • Author(s): Yasunori Watanabe, Yasushi Tamura, Shin Kawano, Toshiya Endo
  • Organizer: Molecular Biophysics of Membranes FASEB Science Research Conferences
  • Place of Presentation: アメリカコロラド州 Snowmass Village
  • Year and Date: 2016-07-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ups1-Mdm35複合体の結晶構造から明らかになったミトコンドリア膜間のリン脂質輸送機構 (2015)
  • Author(s): 渡邊康紀、田村康、河野慎、遠藤斗志也
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ミトコンドリア膜間のリン脂質輸送タンパク質Ups1-Mdm35複合体の構造機能解析 (2015)
  • Author(s): 渡邊康紀
  • Organizer: YoungMito2015
  • Place of Presentation: シーサイド一宮オーツカ（千葉県・一宮町）
  • Year and Date: 2015-07-09
• [Presentation] Ups1-Mdm35複合体によるミトコンドリア膜間部のリン脂質輸送機構の構造生物学的解明 (2015)
  • Author(s): 渡邊康紀、田村康、河野慎、遠藤斗志也
  • Organizer: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2015-06-26
• [Presentation] Ups1-Mdm35複合体によるミトコンドリア膜間部のリン脂質輸送機構の解明 (2014)
  • Author(s): 渡邊 康紀
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] ミトコンドリア膜間部におけるリン脂質輸送タンパク質Ups1-Mdm35複合体の構造機能解析 (2014)
  • Author(s): 渡邊 康紀
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] Structural study of the Ups1-Mdm35 complex facilitating the transfer of phospholipids in the mitochondrial inter membrane space (2014)
  • Author(s): 渡邊 康紀
  • Organizer: 第１４回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-06-27
• [Presentation] ミトコンドリア膜間部でリン脂質の輸送を担うUps1-Mdm35複合体の構造機能解析 (2014)
  • Author(s): 渡邊 康紀
  • Organizer: YoungMito2014
  • Place of Presentation: 箕面
  • Year and Date: 2014-05-23