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リボソームとトランスロコンの協調による新生鎖の膜組み込み機構の解明

Publicly

Project AreaNascent-chain Biology
Project/Area Number 15H01541
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

阪口 雅郎  兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (30205736)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Keywordsシグナル配列 / トランスロコン / 膜タンパク質 / 生体膜 / 小胞体 / 生合成 / リボソーム
Outline of Annual Research Achievements

真核細胞内で、リボソームから伸長する新生鎖のオルガネラ局在化前の存在状況や存在時間を知ることを目的に、SFVのカプシドプロテアーゼドメイン(CP)を使った新規プローブを開発した。CPドメインはリボソームのトンネル出口から全長が出た段階で、後続のポリペプチド鎖の合成状態に関わらず、CPドメイン直後のペプチド結合を切断する。CP-EGFP融合タンパク質を、ミトコンドリアに輸入させると、50%以上のポリペプチド鎖が細胞質でフォールドし、後方のレポータードメイン(EGFP)を細胞質に残した。一方、動物細胞小胞体のタンパク質輸入に適応すると、合成されたすべてのレポーターは小胞体内腔に達し、細胞質に残るものはなかった。合成に共役した小胞体での膜透過ではCP-ドメインは膜透過以前にはフォールドしないことが判明した。この実験系では、CPが切り離したEGFPドメインは前半の配列によって影響を受けないため、任意の人工配列を導入したモデルタンパク質の振る舞いを容易に調べることができる。これで、任意の疎水性度の配列の透過程度、正荷電配列の透過、その他配列の組み合わせなどの任意配列の、生きている細胞での挙動を、定量的に調べることが可能となった。さらに、この系を出芽酵母系に適応することによって、CP-ドメインのタンパク質合成共役型の透過現象を定量的に評価可能となった。疎水性度が低めのシグナル配列では合成後の膜透過が進行し、疎水性度が高くなるにつれて、合成共役型の透過機構へと透過様式がスイッチすることを示した。さらに興味深いことに、これまで翻訳後の膜透過に関わるとされ、それが教科書にも記されているSEC71, SEC72について、合成共役型膜透過に関わることを見出した。これを駆使して、タンパク質新生鎖の膜透過や膜組み込みに関わる因子群の特性解析を網羅的に実行できる道が開けた。

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。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report

Research Products

(20 results)

All 2016 2015

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Stability and flexibility of marginally hydrophobic segments stalling at the endoplasmic reticulum translocon2016

    • Author(s)
      Kida, Y., Ishihara, Y., Fujita, H., Onishi, Y. and Sakaguchi, M.
    • Journal Title

      Mol. Biol. Cell

      Volume: 6 Pages: 930-940

    • DOI
      10.1091/mbc.e15-09-0672
    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The N-terminal motif of PMP70 suppresses cotranslational targeting to the endoplasmic reticulum2016

    • Author(s)
      Sakaue、H., Iwashita, S., Yamashita, Y., Kida, Y., Sakaguchi, M.
    • Journal Title

      J. Biochem.

      Volume: in press Pages: 539-551

    • DOI
      10.1093/jb/mvv132
    • NAID
      40020833593
    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
    • 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 cells2016

    • Author(s)
      Kang, K., Takahara, M., Sakaue, H., Sakaguchi, M.
    • Journal Title

      J. Biochem.

      Volume: in press Pages: 497-508

    • DOI
      10.1093/jb/mvv129
    • NAID
      40020833563
    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Identification of cis-acting signals required for the apical tergeting of ABCC72016

    • 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
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [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
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] The N-terminal motif of PMP70 suppresses cotranslational targeting to the endoplasmic reticulum2016

    • 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
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Recognition of nascent chain at the endoplasmic reticulum translocon is affected by the ribosome2016

    • 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
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • 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
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [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
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [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
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 翻訳共役型タンパク質膜透過における翻訳後膜透過因子Sec71p及びSec72pの寄与2015

    • Author(s)
      姜 公秀, 吉久 徹, 阪口雅郎
    • Organizer
      第38回分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 合成途上のペルオキシソーム膜タンパク質の小胞体標的化を抑制する因子の解析2015

    • Author(s)
      阪上春花, 斎藤一伸, 木田祐一郎, 岡田雅人, 阪口雅郎
    • Organizer
      第38回分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 小胞体トランスロコンと膜組み込み途上にある新生ポリペプチド鎖との会合について2015

    • Author(s)
      木田祐一郎, 藤田英伸, 阪口雅郎
    • Organizer
      第38回分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ABCC7/CFTRをapical側細胞膜へ標的化させるシグナルの探索2015

    • Author(s)
      衣斐義一, 阪口雅郎
    • Organizer
      第38回分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] "新生鎖の合成と構造形成過程に潜む生物物理学 Biophysics underlying the synthesis and folding of nascent polypeptide chains"2015

    • Author(s)
      阪口雅郎
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 翻訳共役型タンパク質膜透過における翻訳後膜透過因子Sec71及びSec72の寄与2015

    • Author(s)
      姜 公秀, 吉久 徹, 阪口雅郎
    • Organizer
      第67回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2015-06-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 合成途上のペルオキシソーム膜タンパク質の小胞体標的化を抑制する因子の精製2015

    • Author(s)
      阪上春花, 木田祐一郎, 阪口雅郎
    • Organizer
      第67回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2015-06-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ABCC7/CFTRのapical側細胞膜への標的化シグナルの探索2015

    • Author(s)
      衣斐義一, 阪口雅郎
    • Organizer
      第67回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2015-06-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチスパン膜タンパク質新生鎖のトランスロコンによるハンドリング2015

    • Author(s)
      吉村正太郎, 大西由希子, 木田祐一郎, 阪口雅郎
    • 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
      2015-06-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リボソームによる新生鎖の感知とトランスロコンの機能制御2015

    • Author(s)
      高橋千恵, 大西由希子, 木田祐一郎, 柳谷耕太, 河野憲二, 阪口雅郎
    • 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
      2015-06-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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