核、ミトコンドリア、ペルオキシソーム蛋白質局在化の分子機構

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04259101
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 吉田 匡 山形大学, 医学部, 教授 (10004673)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米田 悦啓 大阪大学, 医学部, 教授 (80191667) ; 橋本 隆 信州大学, 医学部, 教授 (80009935) ; 長谷 俊治 大阪大学, 蛋白研究所, 教授 (00127276) ; 伊藤 明夫 九州大学, 理学部, 教授 (30037379) ; 森 正敬 熊本大学, 医学部, 教授 (40009650)
• Keywords: 核 / ミトコンドリア / ペルオキシソーム / 液泡 / プラスチド / 前駆体蛋白質 / 膜透過

Research Abstract

吉田:ラットミトコンドリア外膜と内膜のコンタクトサイトに存在し、マトリックス、外膜、膜間腔そして恐らくは内膜の蛋白質の輸送装置の一員である29kDa蛋白質のcDNAをクローニングした。その塩基配列の解析から本蛋白質はミトコンドリア蛋白質特有のプレ配列を有していることが判明した。森:動物におけるタンパク質のミトコンドリア移行におけるサイトソルのHsp70の役割を解析した。Hsp70ファミリーのうちHsc70が関与しており、前駆体タンパク質の膜透過の段階には必ずしも必要ではなく、合成途上の前駆体に結合して膜透過可能な状態に保つことが明らかとなった。伊藤:シトクロムb5の小胞体局在化にC端部での電荷数が、定着に膜挿入部の後半が関与していること、ミトコンドリアプロセシングペプチダーゼの基質認識に必要な共通構造として、切断部位から近位及び遠位に塩基性アミノ酸、、両者の間にグリシンやプロリンが存在することが必要であること、が解った。長谷:非光合成型のプラスチド蛋白質の葉緑体への輸送過程はストロマの酸化還元状態により調節されており、光照射下の還元状態では前駆体のままで蓄積することを明らかにした。また、この輸送経路は光合成型蛋白質とは異なることを、延長ペプチド領域の合成ペプチドを用いた輸送競合実験で示した。橋本:ペルオキシソーム膜タンパク質の局在化機構を明らかにするために、ペルオキシソームの内在性膜タンパク質の2つのABC輸送体ALDPとPMP70に関して、試験管内での膜へのインポート系を確立した。この系を用い、ALDPの種々の欠失変異体の膜へのインサーションを検討したところ、N-末端側の疎水性の領域が必要であることが明らかとなった。米田:核蛋白質輸送の最初のステップにおいて、核蛋白質を中心にして大きな複合体が細胞質で形成されて核膜にまで運ばれることを明らかにした。その複合体を構成する4つの因子のうち、必須の働きをする2つの因子について、蛋白質の完全精製に成功し、その部分アミノ酸配列から遺伝子クローニングした結果、1つは未知の分子であることがわかった。遠藤:アカパンカビMOM22のホモログとして、酵母ミトコンドリアでタンパク質の外膜透過に関与するMAS17を同定した。また、エンドウにおいてSecAホモログ遺伝子を同定し、その発現産物が葉緑体内部でタンパク質のチラコイドへの輸送に関与していることを証明した。

Research Products

• [Publications] Tetsuo Saito: "Ca^<2+>-dependent Peptidase of Rat Liver Mitochondrial Matrix Which Degrades the Extrapeptide of Ornithine Aminotransferase" Yamagata MedJ. 13. 39-49 (1995)
• [Publications] Terada Kazutoyo: "Role Heat Shock Cognate 70 Protein in Import of Ornithine Transcarbamylase Precursor into Mammmalian Mitochondria" (修正投稿中).
• [Publications] Takuro Niidome: "Arginine Residues in the Extension Peptide are Required for Cleavage of a Precursor by Mitochondrial Processing Peptidase:Demonstration using synthetic peptides as a substrate" J.Biol.Chem.269. 24719-24722 (1994)
• [Publications] Ou W.-J.: "Structural Requirement for Recognition of the Precursor Proteins by the Mitochondrial Processing Peptidase" J.Biol.Chem.269. 24673-24678 (1994)
• [Publications] Kohei Murata: "Platelet Talin in Phosphorylated by Calyculin A." J.Cell Biochem.57. 120-126 (1994)
• [Publications] I.Lee-Matui: "Molecular Cloning and Sequencing of a cDNA Encoding Mitochondrial Alanin-glyoxylate Aminotransferase 2 From Rat Kidny" J.Biochem.117(in press).
• [Publications] Yasuyuki Suzuki: "Novel Subtype of Peroxisomal Acyl-CoA Oxidase Deficiency and Bifunctional Enzyme Deficiency with Detectable Enzyme Protein:Identification by Means of Complementation Analysis" Am.J.Hum.Genet.54. 36-43 (1994)
• [Publications] Toshifumi Aoyama: "Molecular Cloning and Functional Expression of a Human Peroxisomal Acyl-coenzyme A Oxidase" Biochem.Biophys.Res.Commun.198. 1113-1118 (1994)
• [Publications] Toshiro Tsukamoto: "Characterization of the Signal Peptide at the Amino Terminus of the Rat Peroxisomal 3-Ketoacyl-CoA Thiolase Precursor" J.Biol.Chem.269. 6001-6010 (1994)
• [Publications] Satoshi Miura: "Post-translational Import of 3-Ketoacyl-CoA Thiolase into Rat・Liver Peroxisomes In Vitro" J.Biochem.115. 1064-1068 (1994)
• [Publications] Ruiyin Chu: "Functional Expression of Rat Peroxisomal Acyl-CoA Oxidase in Spodoptera Frugiperda Cells" Biochem.and Biophys.Res.Commun.200. 178-186 (1994)
• [Publications] Yosuke Matsuoka: "Exogenous Histone H1 Injection into Mitotic Cells Disrupts Synchronous Progression of Mitotic Events by Delaying Chromosome Decondensation" J.Cell.Sci.107. 693-701 (1994)
• [Publications] Taro Tachibana: "Loss of RCC1 Leads to Suppression of Nuclear Protein Import in Living Cells" J.Biol.Chem.269. 24542-24545 (1994)
• [Publications] Keiko Kato: "Gene Transfer and the Expression of a Foreign Gene In Vivo in Post-mitotic Neurons of the Adult Rat Brain Using the Hemagglutinating Virus of Japan-liposome Method" Mol.Brain.Res.(1994)
• [Publications] Takashi Tanaka: "Targeted Disruption of the NF-IL6 Gene Discloses Its Essential Role in Bacteria Killing and Tumor Cytotoxicity by Macrophages" Cell. (in press).
• [Publications] Naoko Imamoto: "A Karyophilic Protein Forms a Stable Complex with Cytoplasmic Componets Prior to Nuclear Pore Binding" J.Biol.Chem.(in press).
• [Publications] Toshiya Endo: "Mitochondrial Presequences can Induce Aggregation of Unfolded Proteins" FEBS Lett.(in press).
• [Publications] Masato Nakai: "Identification of Yeast MAS17 Encoding the Functional counterpart of the Mitchondrial Receptor Complex Protein MOM22 of Neurospora Crassa" FEBS Lett.357. 202-206 (1995)
• [Publications] Masato Nakai: "Identification of the SecA Protein Homolog in Pea Chloroplasts and Its Possible Involvement in Thylakoidal Protein Transport" J.Biol.Chem.269. 31338-31341 (1994)
• [Publications] Toshiya Endo: "Chloroplast Protein Import:Chloroplast Envelopes and Thylakoids Have Different Abilites to Unfold Proteins" Eur.J.Biochem.225. 403-409 (1994)
• [Publications] Masato Nakai: "Identification and Characterization of the SecA Protein Homologue in the Cyanobacterium Synechococcus PCC7942" Biochem.Biophys.Res.Commun.200. 844-851 (1994)
• [Publications] Masato Nakai: "Ygelp,a Eukaryotic GrpE Homolog,is Localized in the Mitochondrial Matrix and Interacts with Mitochondrial Hsp70" Biochem.Biophys.Res.Commun.200. 435-442 (1994)
• [Publications] 寺田和豊: "タンパク質のミトコンドリアへの標的化" 細胞工学, 7 (1994)
• [Publications] 上田 功: "タンパク質のミトコンドリア移行を促進する因子" 生体の科学, 6 (1994)
• [Publications] 長谷俊治: "鉄・硫黄電子伝達蛋白質から見た植物細胞の無機物還元同化系" 蛋白質核酸酵素, 11 (1995)
• [Publications] 長谷俊治: "電子キャリアー蛋白質の機能特性の改変" 生産と技術, 3 (1995)
• [Publications] 立花太郎: "核とHSP" 細胞工学, 5 (1994)
• [Publications] 米田悦啓: "核蛋白質の核内移行とその制御" 臨床分子生物学, 6 (1994)
• [Publications] 今本尚子: "核タンパク質輸送の分子メカニズム" 日本農芸化学会誌, 4 (1995)