ビブリオ菌における新生鎖機能を介したタンパク質膜透過の制御

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 15H01532
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 秋山 芳展 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (10192460)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000); Fiscal Year 2016: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2015: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
• Keywords: 翻訳停止 / リボソーム / 新生鎖 / ビブリオ菌 / SecDF / タンパク質 / 翻訳 / 細菌 / VemP

Outline of Annual Research Achievements

VemP (Vibrio protein export monitoring polypeptide)は、159アミノ酸残基からなる分泌タンパク質であり、N末端にシグナル配列を、C末端にビブリオ属細菌間で高度に保存された領域を持つ。VemPは、ビブリオ菌のタンパク質膜透過能を自身の膜透過能としてモニターし、膜透過不全時には、C末端近傍で自身の翻訳を安定に低下させ、下流のsecDF2遺伝子の発現を上昇する役割を持つ。VemPの翻訳停止は、C末端保存領域とリボソームトンネル内壁との特異的な相互作用により生じ、この相互作用にはC末端保存領域内の多数のアミノ酸残基の関与が示唆されていたが、詳細な分子機構については未だ不明であった。
本年度は、VemP C末端保存領域の翻訳停止における役割を明らかにするために、翻訳停止の状態を酵素活性として評価できるdelta ss-vemP'-lacZレポーター系を構築し、実験系の有用性を確認した。このシステムを用いて、C末端保存領域２０アミノ酸残基を対象とした網羅的・系統的な変異解析を行い、各アミノ酸残基の翻訳停止における役割を検討した。その結果、ほぼ全ての置換を容認しない極めて重要なアミノ酸残基の存在を明らかにすると共に、この領域が二次構造を形成している可能性を強く示唆する結果を得た。この領域が仮にαヘリックス構造を形成していると仮定すると、このC末端保存領域は、強い両親媒性の特徴を持ち、翻訳停止に必須のアミノ酸残基は疎水性面に集中しているという明確な特徴が見られた。

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] Biochemical Characterization of Function and Structure of RseP, an Escherichia coli S2P Protease (2017)
  • Author(s): Hizukuri, Y. , Akiyama, K. and Akiyama, Y.
  • Journal Title: Methods in Enzymology Volume: 584 Pages: 1-33
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2016.09.044
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Involvement of a conserved GFG motif region in substrate binding by RseP, an Escherichia coli S2P protease (2017)
  • Author(s): Akiyama, K., Hiuzkuri, Y. and Akiyama, Y.
  • Journal Title: Molecular Microbiology Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 737-751
  • DOI: 10.1111/mmi.13659
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel SRP recognition sequence in the homeostatic control region od heat shock transcription factor sigma 32 (2016)
  • Author(s): Miyazaki, R., Yura, T., Suzuki, T. Dohmae, N., Mori, H. and Akiyama, Y.
  • Journal Title: Scientfic reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 24147-24147
  • DOI: 10.1038/srep24147
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria (2015)
  • Author(s): Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Kojima, S., Homma, M., Ito, K., Akiyama, Y. and Mori, H.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 112 Issue: 40
  • DOI: 10.1073/pnas.1513001112
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Roles of the membrane-reentrant β-hairpin-like loop of RseP protease in selective substrate cleavage (2015)
  • Author(s): Koichiro Akiyama, Shinya Mizuno, Yohei Hizukuri, Hiroyuki Mori, Terukazu Nogi, Yoshinori Akiyama
  • Journal Title: eLife Volume: 4
  • DOI: 10.7554/elife.08928
  • NAID: 120005712942
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Regulation of E. coli heat shock response regulator sigma 32 via SRP protein targeting pathway (2016)
  • Author(s): Akiyama, Y.
  • Organizer: 23rd East Asia Joint Symposium / 15th Cross-Strait Symposium on Biochemical Research / 13th Symposium of the Frontiers of Biomedical Sciences
  • Place of Presentation: Taipei
  • Year and Date: 2016-10-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria. (2016)
  • Author(s): Mori, H., Ishii, E., Chiba, S., Sakashita, S., Ito, K. & Akiyama, Y.
  • Organizer: NASCENT CHAIN BIOLOGY
  • Place of Presentation: 山梨
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Environmental adaptation of marine Vibrio by nascent chain-mediated remodeling of protein export machinery. (2016)
  • Author(s): Mori, H.
  • Organizer: RNA2016 satellite-symposium “Nascent biology and Ribosome functions”
  • Place of Presentation: 京都
  • Invited
• [Presentation] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria. (2015)
  • Author(s): Mori, H., Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Kojima, S., Homma, M., Ito, K. and Akiyama, Y.
  • Organizer: BMB2015 (第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会) Symposium “Nascent chains: the ribosome as a hub for protein quality control”
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited