オルガネラ分化を実現する膜タンパク質の選別輸送機構の階層性と相互干渉

• Project Area: "Matryoshka"-type evolution of eukaryotes
• Project/Area Number: 26117724
• 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: University 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): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2015: ¥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: ペルオキシソーム / 小胞体 / 膜タンパク質 / 細胞小器官 / シグナル配列

Outline of Annual Research Achievements

真核細胞の細胞内小器官でミトコンドリアおよびペルオキシソーム膜に局在する膜タンパク質の局在制御機構の解明を目指した。これらの小器官は、多くの他の小器官と異なり小胞体とは独立に存在する。起源は、共生細胞に由来すると考えられてきた。これらの存在する膜タンパク質は、もともと細胞に内在した小胞体への標的化系から独立し、この標的化を回避することが、オルガネラの存立に必須である。ミトコンドリアへの局在化には、その前駆体に存在するミトコンドリア指向性配列が、小胞体標的化を抑制する作用をも有していることを見出していた。本研究によって、ペルオキシソームに存在するATP結合カセットをもつ輸送体（ABC輸送体）のD3アイソフォームの先端配列が、小胞体標的化を抑制する特異な作用を有することを発見した。この作用は、500アミノ酸残基からなるD3のわずか12残基以内に存在すること、それは他のなんら関連性の無い分泌タンパク質の小胞体標的化をも抑制することを見出した。その作用には、12残基のうち5位のセリンが必須であり、他の19種のアミノ酸のどれでも代替不可能であった。特異配列がその作用を担うことが明らかになった。この5位のセリンをアラニン残基に置換した変異D3アイソフォーム分子は小胞体に局在化した。さらに、この配列に作用するタンパク質があることを化学架橋実験で実証し、細胞質抽出を分画することで、その因子の精製が可能であることを示した。疎水性の膜貫通配列を持つ膜タンパク質は、その性質ゆえに必然的に小胞体へ導かれることになるが、それを抑制し、独立オルガネラであるペルオキシソームへの局在化を可能にする仕組みの解明にむけた道を開くことができた。

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] Stability and flexibility of marginally hydrophobic segments stalling at the endoplasmic reticulum translocon (2016)
  • Author(s): Kida, Y., Ishihara, Y., Fujita, H., Onishi, Y. and Sakaguchi, M.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 6 Issue: 6 Pages: 930-940
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-09-0672
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The N-terminal motif of PMP70 suppresses cotranslational targeting to the endoplasmic reticulum (2015)
  • Author(s): Sakaue、H., Iwashita, S., Yamashita, Y., Kida, Y., Sakaguchi, M.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: in press Issue: 5 Pages: 539-551
  • DOI: 10.1093/jb/mvv132
  • NAID: 40020833593
  • 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 cells (2015)
  • Author(s): Kang, K., Takahara, M., Sakaue, H., Sakaguchi, M.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: in press Issue: 5 Pages: 497-508
  • DOI: 10.1093/jb/mvv129
  • NAID: 40020833563
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A few positively charged residues slow movement of a polypeptide chain across the endoplasmic reticulum membrane (2014)
  • Author(s): Yamagishi, M., Onishi, Y., Yoshimura, S., Fujita, H., Imai, K., Kida, Y., and Sakaguchi, M.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 53 Issue: 33 Pages: 5375-5383
  • DOI: 10.1021/bi500649y
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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
• [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
• [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
• [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
• [Presentation] 小胞体トランスロコンによる新生鎖のハンドリング (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
• [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
• [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
• [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
• [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
• [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
• [Presentation] A clathrin accessory protein NECAP1 directs internalized ABCC2 to the apical plasma membrane in HepG2 cells (2014)
  • Author(s): 衣斐義一, 畠 靖子, 阪口雅郎
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 親水性セグメントによるトランスロコンの占有と後続TMの膜組み込み阻止 (2014)
  • Author(s): 吉村正太郎, 大西由希子, 木田祐一郎, 阪口雅郎
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 小胞体トランスロコンにおける新生鎖の動き駆動要因 (2014)
  • Author(s): 高原教代, 藤田英伸, 宇山侑希, 木田祐一郎, 阪口雅郎
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] リボソームトンネル内の新生鎖がトランスロコン内の疎水性配列の動きに影響する (2014)
  • 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87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 小胞体トランスロコンにおける疎水性配列の動的な膜透過停止について (2014)
  • Author(s): 木田祐一郎, 石原裕大, 藤田英伸, 阪口雅郎
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 小胞体トランスロコンによる疎水性配列の識別及び膜内配置機構の解析 (2014)
  • Author(s): 木田祐一郎, 石原裕大, 藤田英伸, 阪口雅郎
  • Organizer: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜(横浜市中区）
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [Presentation] リボソームは伸長直後のポリペプチド鎖の配列をトンネル内で感知しトランスロコンの機能を制御する (2014)
  • 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66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良市春日野町）
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Presentation] 細胞内に取り込まれたABCC2のapical側細胞膜への再局在化とNECAP1の関連 (2014)
  • Author(s): 衣斐義一, 畠靖子, 青木圭, 阪口雅郎
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良市春日野町）
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Presentation] 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探索 (2014)
  • Author(s): 阪上春花, 木田祐一郎, 阪口雅郎
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良市春日野町）
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13