SecAに依存したタンパク質膜透過反応機構の解明

• Project Area: Innovative nanoscience of supermolecular motor proteins working in biomembranes
• Project/Area Number: 21023015
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 森 博幸 京都大学, ウイルス研究所, 准教授 (10243271)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: SecYEG / SecA ATPase / タンパク質膜透過 / トランスロコン / 結晶構造解析 / SecA / ATPase

Research Abstract

バクテリアにおいて、SecA ATPaseはタンパク質膜透過に必須のモータ因子として機能する。2008年になり、SecA-SecYEG複合体の立体構造解析が報告された。SecA分子内のtwo helix fingerと呼ばれる領域が、ATP加水分解に応答して上下に移動し、その動きに伴ってタンパク質の膜透過を媒介するとのモデルが提唱された。ほぼ同時期に、研究代表者は、SecAによるタンパク質膜透過駆動の分子機構を明らかとするために、SecAと膜透過チャネルの中心因子SecYとの近接部位を、in vivo光架橋実験、ジスルフィド結合形成実験より調査した。その結果、相互作用時においては、SecAとSecYの両者は協調的な構造変化を起こし、通常SecAの分子内部に埋もれている高度に保存されたmotif IV領域が分子表面に露出し、SecYの細胞質側の突起と相互作用する事を見いだした。更に、この相互作用は、SecAのチャネル結合に応答したATPase活性化と密接な関係がある事も明らかにした。そこで、SecAのmotif IV領域並びに、その周辺領域の機能に焦点を絞り研究を進めた。本年は、motif IV領域と近接する逆平行βシート間の疎水的相互作用について、疎水性度を段階的に弱めたな変異体を系統的に作製し、ATPase活性制御と、タンパク質膜透過機能発現の関係を調べた。その結果、この領域は、両者のカプリングに必須の役割を持つことが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Structure and function of a membrane component SecDF that enhances protein export (2011)
  • Author(s): Tsukazaki, Mori, et al.(計12名)
  • Journal Title: Nature Volume: (in press)
  • NAID: 10031146872
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細菌型Secトランスロコンの構造から明らかとなった蛋白質膜透過装置の構造変化 (2009)
  • Author(s): 塚崎智也、森博幸
  • Journal Title: 生物物理 49 Pages: 288-289
• [Journal Article] 立体構造解析からみえてきたSecAによる蛋白質膜透過の分子メカニズム (2009)
  • Author(s): 森博幸、塚崎智也
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 54 Pages: 685-695
• [Presentation] Structure, function and evolution of bacterial protein translocation machinery. (2010)
  • Author(s): Mori H., Tsukazaki, T., Akiyama Y., Nureki O., Ito K.
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会ワークショップ「進化からみたタンパク質社会」
  • Place of Presentation: 神戸(招待講演)
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] 細菌のタンパク質膜透過装置の構造と機能 (2010)
  • Author(s): 森博幸
  • Organizer: 第4回細菌学若手コロッセウム
  • Place of Presentation: 修善寺(招待講演)
  • Year and Date: 2010-08-26
• [Presentation] Structure and function of bacterial protein translocation machinery (2010)
  • Author(s): Mori H., Tsukazaki T., Echizen, Y., Nureki, O., Ito, K.
  • Organizer: 第83回日本細菌学会総会W5「細菌のタンパク質分泌系」
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] Involvement of hydrophobic amino acids in motif IV and anti-parallel beta sheet in translocase activation. (2010)
  • Author(s): Mori, H., Tsukazaki, T., Nureki, O., Ito, K., Akiyama, Y.
  • Organizer: The 3^<rd> International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: Nara
• [Presentation] Molecular mechanisms of SecA mediated protein translocation. (2009)
  • Author(s): 森博幸、塚崎智也、濡木理、伊藤維昭
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会シンポジウム「タンパク質の膜透過輸送の最前線」
  • Place of Presentation: 徳島文理大学
  • Year and Date: 2009-10-30
• [Presentation] バクテリアのタンパク質膜透過装置の構造と機能 (2009)
  • Author(s): 森博幸、塚崎智也、越前友香、濡木理、伊藤維昭
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会シンポジウム「タンパク質膜透過装置の構造とダイナミックな機能」
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Book] Bacterial Secreted Proteins in The Sec protein secretion system (2009)
  • Author(s): Ito K., Mori H.
  • Publisher: Caister Academic Press