タンパク質分泌システムの精密探査を可能とする新しい再構成系の構築

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102532
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 塚崎 智也 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (80436716)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: タンパク質 / 動的構造生命科学 / 膜タンパク質 / 膜透過 / 膜組込み / トランスロコン / ATPase / １分子観察

Outline of Annual Research Achievements

Secトランスロコンを経由するタンパク質の膜透過は，すべての生物に保存された基本的な細胞内機構の一つである。イオンや小分子の透過を最小限に,タンパク質という巨大な分子を膜透過させるためには緻密なマシーナリーが必要である。大腸菌のSecトランスロコンはSecYEG膜タンパク質複合体で構成され，タンパク質透過孔を形成する。SecYEG複合体は単独では機能することができず，別途エネルギーが必要である。細胞質膜に局在に存在するSecA ATPaseはSecYEG複合体と相互作用し，加水分解のエネルギーによる反復運動することによって段階的に，基質タンパク質をSecYEG複合体内に押し込み，タンパク質を膜透過させる。このようなタンパク質の膜透過は生命にとって必須の機構であるため，古くから研究が進められ2000年頃からは各Secタンパク質の立体構造情報が報告された。現在は，構造情報に基づく機能解析に多くの研究がシフトしているが，未だなおこれらSecタンパク質が何量体で機能しているのか，また，どのような構造変化を伴ってタンパク質を膜透過させているのかの詳細については不明である。本研究ではタンパク質の膜透過をin vitroで再現し，タンパク質膜透過反応を可視化すべく準備を進めた。タンパク質の膜透過活性を保持した状態の精製SecYEGとSecAを，ナノディスクに再構成させてタンパク質膜透過中間体の形成させた。今後，タンパク質膜透過反応を再現させる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Structural basis for Sec-independent membrane protein insertion by YidC. (2014)
  • Author(s): Kumazaki, K., Chiba, S., Takemoto, M., Furukawa, A., Nishiyama, K., Sugano, Y., Mori, T., Dohmae, N., Hirata, K., Nakada-Nakura, Y., Maturana, A.D., Tanaka, Y., Mori, H., Sugita, Y., Arisaka, F., Ito K., Ishitani, R., Tsukazaki, T. and Nureki, O.
  • Journal Title: Nature Volume: 509 Issue: 7501 Pages: 516-520
  • DOI: 10.1038/nature13167
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Secタンパク質膜透過装置の活写にむけて (2014)
  • Author(s): 塚崎 智也，春山 隆充 ，菅野 泰功，田中 良樹 ，紺野 宏記
  • Organizer: 第１４回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜／横浜産貿ホールマリネリア(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • Invited
• [Presentation] 膜タンパク質YidCによるタンパク質膜組み込み機構の構造基盤 (2014)
  • Author(s): 熊崎 薫 ，千葉 志信，武本 瑞貴 ，古川 新，菅野 泰功 ，森 貴治，田中 良樹 ，杉田 有治，伊藤 維昭 ，石谷 隆一郎，塚崎 智也，濡木 理
  • Organizer: 第１４回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜／横浜産貿ホールマリネリア(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • Invited
• [Presentation] バクテリア膜タンパク質挿入装置YidCの相互作用解析、機能解析 (2014)
  • Author(s): 古川 新, 熊崎 薫, 田中良樹， 濡木 理, 塚崎 智也
  • Organizer: 第11回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: ホテル大観(岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [Presentation] Secマシーナリーによるタンパク質膜透過の活写にむけて (2014)
  • Author(s): 菅野 泰功， 春山 隆充， 田中 良樹， 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • Organizer: 第11回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: ホテル大観(岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [Presentation] YidCによるタンパク質膜組込機構 (2014)
  • Author(s): 千葉 志信， 熊崎 薫， 塚崎 智也， 濡木 理， 伊藤 維昭
  • Organizer: 第61回日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-05-17
• [Book] 実験医学(増刊「構造生命科学で何がわかるのか，何ができるのか」) (2014)
  • Author(s): 塚崎智也
  • Total Pages: 230
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks] 膜組み込み酵素YidCによるタンパク質の細胞膜への組み込みの分子機構
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/8680
• [Remarks] タンパク質を細胞膜に組み込むメカニズムを解明 -バクテリアから人まで共通した基本的な生命現象の理解-
  • URL: http://www.naist.jp/pressrelease/detail_j/topics/1752/