Construction of a new reconstruction system and analysis of dynamic protein secretion machinery

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K14490
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 吉海江 国仁 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 研究員 (20467616)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: タンパク質

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ている。イオンや小分子などの透過は最小限のもと、タンパク質という巨大な分子を膜透過させるためには、生体膜に専用のシステムが必要である。このシステムはいくつかのSecタンパク質が集まった複合体である。バクテリアにおいては，チャネルを形成するSecYEG複合体，タンパク質の膜透過を駆動する因子としてSecDFとSecAが含まれる。SecDFはプロトン駆動型のモータータンパク質と考えられており、SecAはATPaseでありATPの加水分解のエネルギーを利用する。タンパク質の膜透過過程において、これらのタンパク質はSecトランスロコンと相互作用して機能するが、これらのモータータンパク質がどのように構造変化を起こしタンパク質の膜透過を駆動しているのかについては、不明な点が多い。本研究では、タンパク質膜透過におけるSec因子の構造変化を１ユニットで明らかとすべく、新規の動的探査系を組むため、膜骨格タンパク質を用いてナノサイズのディスクを構築し，その評価を進めてきた。同時に、膜に組み込んだ状態または膜に結合した状態のこれらSec因子の構造変化を明らかとすべく、高速原子間力顕微鏡を用いて解析を進めた。その結果、SecA，SecDFともに，タンパク質も基質と結合すると考えられる領域が可動性に富んでいることが明らかとなった。本研究で得られた結果は、他プロジェクトで進めたSec因子の構造機能解析とあわせて、報告する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Tunnel formation inferred from the I form structures of the proton-driven protein secretion motor SecDF (2017)
  • Author(s): Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Snapshots of the proton-driven protein translocation motor (2017)
  • Author(s): Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: EMBO conference | Protein translocation and cellular homeostasis
  • Place of Presentation: Hotel Valamar Lacroma (クロアチア・ドブロブニク)
  • Year and Date: 2017-03-18 – 2017-03-22
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] タンパク質膜透過を駆動するモータータンパク質のスナップショット (2017)
  • Author(s): 古川 新, 吉海江 国仁, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • Organizer: 2017年 生体運動研究合同班会議
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2017-01-06 – 2017-01-08
• [Presentation] Snapshots of a protein translocation motor (2016)
  • Author(s): 古川 新, 吉海江 国仁, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • Organizer: 第５４回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2016-11-25 – 2016-11-27
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Snapshots of the proton-driven protein translocation motor (2016)
  • Author(s): Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: Zing conferences: Protein Secretion in Bacteria Conference 2016
  • Place of Presentation: Sirata Beach Resort Tampa, Florida. USA
  • Year and Date: 2016-11-09 – 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Snapshots of a proton-driven protein translocation motor (2016)
  • Author(s): Tomoya Tsukazaki, Kunihito Yoshikaie, Arata Furukawa, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka
  • Organizer: The 42nd Naito Conference on In the Vanguard of Structural Biology: Revolutionizing Life Sciences
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-10-04 – 2016-10-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 新生鎖を膜透過させるSec蛋白質のＸ線結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 田中 良樹, 菅野 泰功, 武本 瑞貴, 森 貴治, 古川 新, 吉海江 国仁, 草木迫 司, 熊崎 薫, 鹿島 絢子, 石谷 隆一郎, 杉田 有治, 濡木 理, 塚崎 智也
  • Organizer: 第１６回日本蛋白質科学会 年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • Year and Date: 2016-06-06 – 2016-06-09
  • Invited
• [Presentation] SecDFの構造変化 (2016)
  • Author(s): 吉海江 国仁, 菅野 泰功, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • Organizer: 第13回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: グリーンピア南阿蘇（熊本県・南阿蘇村）
  • Year and Date: 2016-06-02 – 2016-06-03