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タンパク質膜挿入に必須の糖脂質MPIaseとその標的タンパク質との相互作用解析

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
Project/Area Number 24102503
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

西山 賢一  岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywordsタンパク質膜挿入 / 糖脂質酵素 / MPIase / タンパク質膜透過 / SecYEG / SRP / SecGの反転 / 糖脂質
Research Abstract

膜タンパク質の膜挿入や分泌タンパク質の膜透過を司る分子機構は、根本的な部分ではすべての生物において保存されている。タンパク質膜透過チャンネルSecYEG はタンパク質膜挿入、膜透過のどちらにおいても中心的役割を果たす。タンパク質膜透過・膜挿入機構の詳細を明らかにするため、再構成系を構築して検証したところ、分子量約7kDaの糖脂質が反応に必須であることを見出し、MPIaseと命名し、その構造-機能相関関係を研究した。その結果、MPIaseは基質膜タンパク質と直接相互作用し、膜挿入反応を触媒すること、膜透過チャンネルSecYEGと相互作用し、SecYEGの2量体構造を変化させることを発見した。すなわち、基質膜タンパク質とSecYEGはMPIaseのリガンドであることを示した。
タンパク質膜挿入はそのその生合成に共役して進行するが、脂質部分を欠く可溶性のMPIase誘導体は膜タンパク質合成時に共存させておくと、膜タンパク質と可溶性の複合体を形成した。この複合体は膜挿入活性を保持していることから、MPIaseは膜タンパク質用のシャペロン活性をもっていると言える。MPIaseを酢酸処理し、リン酸を除去すると膜タンパク質と相互作用しなくなったことから、MPIaseのリン酸基はこの相互作用に必須であることが判明した。
SecYEGのSecGサブユニットは膜を2回貫通するタンパク質であり、膜透過反応に共役して配向性の反転ー回復サイクルを繰り返すことを見出しているが、このSecGサイクルにはMPIaseが必須であった。MPIaseによりSecYEGの2量体構造が変化し、その結果SecGの反転が可能となるため膜透過活性が著しく促進されることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Structural basis for Sec-independent membrane protein insertion by YidC2014

    • Author(s)
      Kumazaki, K (Nishiyama, K)
    • Journal Title

      Nature

      Volume: in press

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] 膜タンパク質の鍵は糖脂質にありーすべての生体膜挿入に必要な因子を求めて2013

    • Author(s)
      西山賢一
    • Journal Title

      月刊化学

      Volume: 68 Pages: 30-34

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  • [Journal Article] Glycolipozyme MPIase is essential for topology inversion of SecG during preprotein translocation2012

    • Author(s)
      Moser, M., Nagamori, S., Huber, M., Tokuda, H., Nishiyama, K.
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: (in press) Issue: 24 Pages: 9734-9739

    • DOI

      10.1073/pnas.1303160110

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  • [Journal Article] Multiple SecA molecules drive protein translocation across a single translocon with SecG inversion2012

    • Author(s)
      Nishiyama, K (Morita, K)
    • Journal Title

      J Biol Chem

      Volume: 287 Pages: 455-464

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  • [Journal Article] MPIase is a glycolipozyme essential for membrane protein integration2012

    • Author(s)
      Nishiyama, K., Maeda,M., Yanagisawa,K., Nagase, R., Komura, H., Iwashita, T., Yamagaki, T., Kusumoto, S., Tokuda, H., Shimamoto, K.
    • Journal Title

      Nat. Commun

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1038/ncomms2267

    • NAID

      120007179832

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      西山賢一
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      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第4回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
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      西山賢一
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      21世紀大腸菌研究会
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      ラフォーレ修善寺(伊豆)
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      西山賢一
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      生化学会大会
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      パシフィコ横浜
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      西山賢一
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      無細胞生命科学研究会
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      新潟大学
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      Nishiyama, K
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      The 2nd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products:Target ID and Regulation of Bioactivity
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama
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      西山賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年度大会 シンポジウム「グラム陰性細菌細胞表層構造の形成機構とバイオテクノロジー」
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市、東北大学川内北キャンパス
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    • Author(s)
      Ken-ichi Nishiyama
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Bacterial Cell Surface
    • Place of Presentation
      Mount Snow Resort, Wset Dover, VT, USA
    • Year and Date
      2012-06-27
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    • Author(s)
      Michael Moser(西山賢一)
    • Organizer
      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都、東京大学弥生講堂
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  • [Presentation] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIaseの構造と機能2012

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      第9回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      滋賀県長浜市、長浜ロイヤルホテル
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  • [Presentation] MPIase, a novel glycolipozyme, is essential for topology inversion of SecG2012

    • Author(s)
      Michael Moser (Nishiyama, K)
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity
    • Place of Presentation
      京都市、京都センチュリーホテル
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  • [Presentation] Structure and function of novel glycolipid characterized as membrane protein integrase2012

    • Author(s)
      Keiko Shimamoto (Nishiyama, K)
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity
    • Place of Presentation
      京都市、京都センチュリーホテル
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素(Glycolipozyme)MPIase2012

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      第7回 無細胞生命科学研究会プログラム
    • Place of Presentation
      愛媛県松山市、愛媛大学南加記念ホール
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  • [Remarks] 岩手大学寒冷バイオ 西山研究室

    • URL

      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

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      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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