Mechanistic characterization of translocon as a folding machinery for membrane proteins

• Project/Area Number: 16H04766
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Sakaguchi Masao 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (30205736)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2018: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2017: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2016: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 膜タンパク質 / 細胞小器官 / トランスロコン / 生体膜 / オルガネラ / 膜透過 / 小胞体 / 生合成

Outline of Final Research Achievements

Membrane proteins have many essential roles in cells. We analyzed the novel functions of endoplasmic reticulum translocon involved in their three-dimensional structure formation. The translocon channel has been shown to have a novel functional site that accepts moderate hydrophobic sequences. The site of action was identified by systematic chemical crosslinking. By exploiting newly developed probes, we have found novel genes related to membrane translocation and integration of proteins. These genes possess various qualitative effects on the translocon action.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

内在性膜タンパク質は細胞の生命維持に必須であり、その構造形成過程の理解は生命活動の理解や、医学薬学農学領域の応用分野の基盤として重要である。この過程は、タンパク質の構造形成にはその配列特性のみで十分であるとするアンフィンゼンドグマに反し、構造規定因子が決定的に重要であることを示した。本研究で解明された新規知見は、膜タンパク質構造形成の新しい側面を解明すると同時に、新規機能性膜タンパク質のデザインや、疾病の新規病因解明につながると期待される。

Research Products

• [Journal Article] Interaction mapping of the Sec61 translocon identifies two Sec61α regions interacting with hydrophobic segments in translocating chains (2018)
  • Author(s): Kida Yuichiro、Sakaguchi Masao
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 293 Issue: 44 Pages: 17050-17060
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.003219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability and flexibility of marginally hydrophobic segments stalling at the endoplasmic reticulum translocon (2016)
  • Author(s): Kida, Y., Ishihara, Y., Fujita, H., Onishi, Y. and Sakaguchi, M.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 6 Issue: 6 Pages: 930-940
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-09-0672
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The N-terminal motif of PMP70 suppresses cotranslational targeting to the endoplasmic reticulum (2015)
  • Author(s): Sakaue、H., Iwashita, S., Yamashita, Y., Kida, Y., Sakaguchi, M.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: in press Issue: 5 Pages: 539-551
  • DOI: 10.1093/jb/mvv132
  • NAID: 40020833593
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Capsid protease domain as a tool for assessing protein-domain folding during organelle import of nascent polypeptides in living cells (2015)
  • Author(s): Kang, K., Takahara, M., Sakaue, H., Sakaguchi, M.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: in press Issue: 5 Pages: 497-508
  • DOI: 10.1093/jb/mvv129
  • NAID: 40020833563
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 小胞体トランスロコンでの膜タンパク質の構造形成における膜貫通セグメント識別の２つの容態 (2018)
  • Author(s): 阪口雅郎、高原教代、藤田英伸
  • Organizer: 第18回日本蛋白質科学会年会・ワークショップ
• [Presentation] Dynamic motion of nascent chain through the ER translocon with back and forth movement (2018)
  • Author(s): 藤田英伸、高原教代、阪口雅郎
  • Organizer: 国際シンポジウム Proteins: From the Cradle to the Grave
• [Presentation] 小胞体トランスロコンでのポリペプチド鎖の動き制限要因と駆動要因 (2018)
  • Author(s): 藤田英伸, 高原教代, 木田 祐一郎, 阪口 雅郎
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] 小胞体膜透過因子Sec71p/Sec72pの作用機序の解明 (2018)
  • Author(s): 菅公秀, 十倉麻友子, 吉久徹, 阪口雅郎
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] リボソーム結合型分子シャペロンHsp70の合成共役型膜透過に対する作用 (2018)
  • Author(s): 中川知香, 菅公秀, 吉久徹, 阪口雅郎
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] 膜タンパク質小胞体標的化抑制（ETS）因子としてのミリスチル転移酵素NMT1 (2018)
  • Author(s): 森川真衣, 高原教代, 阪口雅郎
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] 粗面小胞体での合成共役型タンパク質膜透過に内腔シャペロンネットワークが関与する (2018)
  • Author(s): 小坂優里菜, 菅公秀, 吉久徹, 阪口雅郎
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] 出芽酵母小胞体におけるフォールディングプローブを用いた新生鎖膜透過動態解析 (2018)
  • Author(s): 菅公秀、吉久徹、阪口雅郎
  • Organizer: 第41回分子生物学会年会
• [Presentation] 小胞体トランスロコン配列認識部位の特定に向けて (2017)
  • Author(s): 木田祐一郎, 阪口雅郎
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会 ・ポスター
• [Presentation] 新規フォールディングプローブを用いた小胞体膜透過チャネルでの新生鎖透過動態が変動する出芽酵母遺伝子の探索 (2017)
  • Author(s): 菅公秀、十倉麻友子、吉久徹、阪口雅郎
  • Organizer: 第69回細胞生物学会大会・口頭発表・ポスター
• [Presentation] A clathrin accessory protein NECAP1 relocates internalized ABCC2 to the apical plasma membrane in HepG2 cells. (2017)
  • Author(s): 衣斐 義一、阪口 雅郎
  • Organizer: 第69回日本細胞生物学会大会・ポスター
• [Presentation] ABCC7/CFTRを細胞膜のapical側へ標的化させるシグナルの探索 (2017)
  • Author(s): 衣斐 義 一、阪口 雅郎
  • Organizer: 第90回日本生化学会大会・ポスター
• [Presentation] 通過途上の疎水性配列と相互作用するSec61トランスロコン内部位のマッピング (2017)
  • Author(s): 木田祐一郎, 阪口雅郎
  • Organizer: 第90回日本生化学会大会・口頭発表・ポスター
• [Presentation] Identification of cis-acting signals required for the apical tergeting of ABCC7 (2016)
  • Author(s): 衣斐義一、阪口雅郎
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス・仙台国際センター（仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 小胞体トランスロコンでの新生鎖認識へのリボソームの関与について (2016)
  • Author(s): 木田祐一郎, 高橋千恵, 大西由希子, 阪口雅郎
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス・仙台国際センター（仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] The N-terminal motif of PMP70 suppresses cotranslational targeting to the endoplasmic reticulum (2016)
  • Author(s): Haruka Sakaue, Shohei Iwashita, Yukari Yamashita, Yuichiro Kida, and Masao Sakaguchi
  • Organizer: Nascent Chain Biology Meeting 2016
  • Place of Presentation: 富士レークホテル（山梨県南都留郡）
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Recognition of nascent chain at the endoplasmic reticulum translocon is affected by the ribosome (2016)
  • Author(s): Yuichiro kida, Chie Takahashi, Yukiko Onishi and Masao Sakaguchi
  • Organizer: Nascent Chain Biology Meeting 2016
  • Place of Presentation: 富士レークホテル（山梨県南都留郡）
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 出芽酵母におけるシグナルペプチド作用および膜透過様式とSEC71/72との関連 (2016)
  • Author(s): 菅 公秀, 十倉麻友子, 吉久 徹, 阪口雅郎
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15
• [Presentation] 出芽酵母小胞体トランスロコンへの標的化様式のシグナル配列による変化について (2016)
  • Author(s): 十倉麻友子, 菅 公秀, 阪上春花, 吉久 徹, 阪口雅郎
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15
• [Presentation] 小胞体トランスロコンによる“低”疎水性配列の膜内保持機構 (2016)
  • Author(s): 木田祐一郎, 石原裕大, 藤田英伸, 大西由希子, 阪口雅郎
  • Organizer: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市）
  • Year and Date: 2016-06-07