2015 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリア膜間のリン脂質輸送機構の構造生物学的解明
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14J03504
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
渡邊 康紀 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / 脂質輸送タンパク質 / 結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアの外膜から内膜にホスファチジン酸を特異的に輸送すると考えられているUps1-Mdm35複合体の構造解析，構造に基づく変異解析から，Ups1のポケット内の塩基性残基及びポケットを塞いでいたΩループがホスファチジン酸の輸送に重要であること，ホスファチジン酸の効率的な輸送にはMdm35の解離を伴ったUps1の膜への結合が重要であることが示唆された．以上の結果をまとめ，Nature Communications誌に発表した．
出芽酵母において，Ups1のホモログであるUps2もMdm35と複合体を形成し，ミトコンドリア内のホスファチジルエタノールアミンの維持に必要であることから，Ups2もリン脂質の輸送に関与する可能性がある．そこで，Ups2によるリン脂質輸送機構を解明するためUps2-Mdm35複合体の構造機能解析についても取り組んでいる．これまでにUps2はMdm35と一本鎖に繋ぐことで可溶性画分に発現させることができたが，ゲルろ過クロマトグラフィーでは排除限界から溶出されるため凝集しやすい性質を持ち，構造機能解析には不向きであった．そこで，耐熱性酵母K. marxianus由来のUps2, Mdm35を用いることで凝集せずに調製することに成功した．リポソームを用いた解析により各種リン脂質の輸送活性を調べたところ，Ups2はホスファチジルセリン(PS)の輸送活性を持つことが明らかになった．また，Ups1の配列からUps2のΩループに相当する領域を欠損させた変異体のPS輸送活性は顕著に低下していた．したがってUps2はUps1と同様の分子メカニズムでミトコンドリア外膜と内膜の間のPS輸送を担っていることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ミトコンドリアの外膜から内膜にホスファチジン酸を特異的に輸送すると考えられているUps1-Mdm35複合体の構造解析，構造に基づく変異解析から得られた結果をまとめ，Nature Communications誌に発表した．また，Ups1の類似タンパク質であるUps2についても構造機能解析を開始した．Ups2とMdm35を一本鎖につなぐことで可溶性画分に調製することに成功し，リポソームを用いた解析からUps2のホスファチジルセリン(PS)輸送能を見出した．Ups1と同様にUps2についてもポケットの蓋をするΩループがPS輸送に重要であることも見出した．以上のUps2の解析結果について九州大学 久下教授らによる解析結果と合わせて共同研究論文として投稿中である．以上のように，期待以上に研究が進展し，今後の発展がさらに期待できるものである．
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| Strategy for Future Research Activity |
出芽酵母においてUpsタンパク質はUps1, Ups2, Ups3の三種類が知られている．Ups1はホスファチジン酸を，Ups2はホスファチジルセリンを輸送することが明らかになったが，Ups3が何を輸送するかについては明らかになっていない．そこで，Ups3の構造機能解析についても取り組む．
また最近，高等生物の小胞体膜からミトコンドリア外膜へのホスファチジルセリンの輸送を担う因子としてVAT-1が同定された．VAT-1はUpsタンパク質や他の既知の脂質輸送タンパク質との配列相同性は無く，PS輸送の分子メカニズムは不明である．そこで，VAT-1の構造解析を行い，VAT-1によるPS輸送の分子メカニズムの解明を目指す．
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Research Products
(4 results)
