細胞内物質代謝系とオルガネラ膜輸送体の共進化

• Project Area: "Matryoshka"-type evolution of eukaryotes
• Project/Area Number: 26117717
• 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: Saitama University
• Principal Investigator: 戸澤 譲 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (90363267)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2014: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: ミトコンドリア / 輸送体蛋白質 / シアニディオシゾンシゾン / マラリア原虫 / 酵母 / 赤痢アメーバ / シアニディオシゾン

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、オルガネラの初期成立過程およびその後の生物進化の課程において、代謝システムの統合・変遷に伴い分子進化を遂げ、生物細胞内に多様な物質輸送系をもたらしたと考えられるミトコンドリア輸送体（MC）を対象に機能解析研究を進めた。研究対象として、ヒト感染症の原因微生物として重要な熱帯熱マラリア原虫と、オルガネラ研究のモデル生物として重要なシアニディオシゾン、ユニークなオルガネラとしてマイトソームを有する赤痢アメーバ、ならびに多様な代謝系を進化させてきた出芽酵母を用いて、それぞれのMC分子種の同定、輸送基質特異性の解析による機能的役割、代謝経路の進化との相関性を明らかにすることを目指し研究を進めた。
平成２７年度には、領域内共同研究より、赤痢アメーバのマイトソームにおける硫酸活性化系に必須なPAPS/PAP交換輸送体の分子同定に成功し、論文として報告をした。さらに、新たな膜蛋白質再構成系としてディスク状の脂質二分子膜（バイセル）を利用した膜蛋白質の試験管内合成に基づく再構成技術の構築に成功し、学会発表を行った。また、シアニディオシゾンの生育温度とMC機能の相関性を検証したところ、通常の膜輸送体よりも高い温度条件でMC輸送能の至適化を図ることができることを示し、学会発表を行った。
マラリア原虫のMC機能解析に関する成果は論文投稿準備をほぼ完了しているとともに、バイセルを利用した膜蛋白質再構成系についても論文投稿準備を進めている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Evidence that Entamoeba histolytica mitochondrial carrier family links mitosomal and cytosolic pathways through exchange of PAPS and ATP. (2015)
  • Author(s): Mi-ichi, F., Nozawa, A., Yoshida, H., Tozawa, Y., Nozaki, T.
  • Journal Title: Eukaryot Cell Volume: 14 Issue: 11 Pages: 1144-1150
  • DOI: 10.1128/ec.00130-15
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel Mitosomal beta-barrel Outer Membrane Protein in Entamoeba (2015)
  • Author(s): Santos HJ, Imai K, Makiuchi T, Tomii K, Horton P, Nozawa A, Ibrahim M, Tozawa Y, *Nozaki T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 5 Issue: 1 Pages: 8545-8545
  • DOI: 10.1038/srep08545
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Diversity in Guanosine 3′,5′-Bisdiphosphate (ppGpp) Sensitivity Among Guanylate Kinases of Bacteria and Plants. (2014)
  • Author(s): Nomura, Y., Izumi, A., Fukunaga, Y. Kusumi, K., Iba, K., Watanabe, S., Nakahira, Y., Weber, A. P., Nozawa, A., and Tozawa, Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 289 Issue: 22 Pages: 15631-15641
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.534768
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Incorporation of adenine nucleotide transporter, Ant1p, into proteoliposomes facilitates ATP translocation and activation of encapsulated luciferase (2014)
  • Author(s): Akira Nozawa, Yuzuru Tozawa
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioengineering Volume: in press Issue: 2 Pages: 130-133
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.02.001
  • NAID: 110009840774
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modifications of wheat germ cell-free system for functional proteomics of plant membrane proteins. (2014)
  • Author(s): Akira Nozawa and Yuzuru Tozawa
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 1072 Pages: 259-272
  • DOI: 10.1007/978-1-62703-631-3_19
  • ISBN: 9781627036306, 9781627036313
• [Journal Article] 膜輸送体タンパク質の完全インビトロ機能解析系 (2014)
  • Author(s): 野澤 彰、戸澤 譲
  • Journal Title: バイオサイエンスとインダストリー Volume: 72 Pages: 190-196
  • NAID: 40020102360
• [Presentation] バイセルを利用したインビトロ機能型タンパク質合成系 (2016)
  • Author(s): 武井里美、戸澤譲
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] バイセル混合液の形態変化は無細胞翻訳系における膜蛋白質フォールディング効率に影響する (2015)
  • Author(s): 武井里美、戸澤譲
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] Cyanidioschyzon merolae ミトコンドリアキャリアの機能解析 (2015)
  • Author(s): 下ノ園有輝、佐々木勇弥、泉智明、土井悟、戸澤譲、野澤彰
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] Coevolution of cellular metabolic systems and mitochondria carrier-type membrane transporters (2015)
  • Author(s): Yuzuru Tozawa, Akira Nozawa, Takafumi Tsuboi
  • Organizer: 第４回マトリョーシカ型生物学研究会
  • Place of Presentation: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2015-10-01
• [Presentation] Functional analysis of Cyanidioschyzon merolae mitochondrial carrier proteins (2015)
  • Author(s): Yuki Shimonosono, Yuya Sasaki, Tomoaki Izumi, Satoru Doi, Yuzuru Tozawa, Akira Nozawa
  • Organizer: プロテインアイランド松山国際シンポジウム2015
  • Place of Presentation: 松山市男女共同参画推進センター（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2015-09-20
• [Presentation] プロテオリポソーム再構成系を利用したシロイヌナズナPAPST１ホモログAt3g51870の輸送基質の解析 (2015)
  • Author(s): 名樂 仁、井上 寛之、戸澤 譲、野澤 彰
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] Cell-free system for functional analysis of membrane transporters. (2014)
  • Author(s): Akira Nozawa and Yuzuru Tozawa
  • Organizer: The 12th Matsuyama International Symposium on Proteo-Sciences
  • Place of Presentation: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2014-09-27
• [Presentation] Functional analysis of membrane transporters by in vitro reconstitution system. (2014)
  • Author(s): Daichi Morita, Hiroyuki Inoue, Yuki Shimonosono, Hitoshi Myoraku, Taito Takabayashi, Ryoji Fujimoto, Nobuhiro Yamashita, Yusuke Okada, Shinichi Teramoto, Hironori Takeda, Akira Nozawa, and Yuzuru Tozawa
  • Organizer: The 12th Matsuyama International Symposium on Proteo-Sciences
  • Place of Presentation: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2014-09-27
• [Presentation] 種特異的な代謝系とミトコンドリア膜輸送体の共進化 (2014)
  • Author(s): 野澤 彰、戸澤 譲
  • Organizer: 第3回マトリョーシカ型生物学研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2014-07-11 – 2014-07-13