| Project/Area Number |
23K23831
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| Project/Area Number (Other) |
22H02567 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
西山 賢一 岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚崎 智也 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80436716)
永森 收志 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (90467572)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | タンパク質膜挿入 / 複合体形成 / バイオジェネシス / MPIase / 糖脂質 / タンパク質膜透過 / 膜タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
膜タンパク質は、一連のタンパク質性因子の作用により膜挿入し高次構造を形成して機能発現する。この膜タンパク質のバイオジェネシスは基本的にすべての生物で保存されている。大腸菌では、膜タンパク質のバイオジェネシスには糖脂質MPIaseが必須である。MPIaseはタンパク質膜挿入・膜透過に関わる因子と相互作用して作動するだけでなく、膜タンパク質複合体全般と協働する。本研究では、多機能糖脂質MPIaseの構造と機能の研究を進め、膜タンパク質のバイオジェネシスの分子機構を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
モデル生物大腸菌において、膜タンパク質は一連のタンパク質性因子や糖脂質MPIaseも協調的な作用により細胞質膜に挿入し、高次構造を形成して機能発現する。MPIaseはタンパク質膜挿入・膜透過に関わるトランスロコンSecYEGやTatABC、YidCと相互作用して作動するだけでなく、膜タンパク質複合体全般と協働し、膜タンパク質のバイオジェネシス全般に関与している。本研究では、MPIaseの構造と機能に関して、遺伝学的解析、化学合成標品を用いた生化学的解析、プロテオーム解析により詳細に明らかにすることを目的として研究を進めた。MPIaseはCDPジアシルグリセロール生合成酵素CdsAやそのパラログYnbBの作用により生合成が開始する。MPIaseは低温下で発現量が即座にかつ持続的に増加する。この低温誘導にCdsAの転写量増加が関与する。cdsA遺伝子のプロモーターを温度応答しないものに交換したとき、YnbBの転写量が増加してMPIaseが低温で増加することを明らかにした。さらに、確定していなかったCdsAの開始コドンについて部位特異的変異を導入して決定したところ、複数の非典型的な開始コドンが作動し、CdsAの発現量を制御していることを明らかにした。タンパク質膜挿入の生化学的解析では、糖鎖繰り返しユニットが2個以上あればYidCとの協働が可能になること、3個以上あれば基質膜タンパク質を可溶化できることを明らかにした。さらに、TAT膜透過にMPIaseが必須であることを示し、論文投稿した。前年度に実施したMPIase枯渇膜を用いたプロテオーム解析では、複合体を形成する膜タンパク質や膜貫通領域の数が多い膜タンパク質の発現量が大幅に減少することが判明した。発現量が大幅に減少する膜タンパク質約10種について、MPIase枯渇膜で膜挿入効率が大幅に減少することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
TAT膜透過へのMPIaseの関与に関する論文の公表が遅れているが、CdsAの発現制御に関して予想外の新たな知見が得られた。他の部分に関しては概ね計画通り進展しているので、「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
TAT膜透過に関する論文はできるだけインパクトの高いジャーナルに公表することを目指す。CdsAの発現制御に関する研究は、本計画の延長として位置付け、最終年度内に論文発表まで行う。プロテオーム解析についても最終年度内に論文にまとめる。
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