2017 Fiscal Year Annual Research Report
Overproduction of functional membrane proteins by improvement of integration factors of E. coli
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16K15083
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
西山 賢一 岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 膜タンパク質 / タンパク質膜挿入 / MPIase / 糖脂質酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大腸菌におけるタンパク質膜挿入反応は、SRPやSecYEG等のタンパク質因子に加え、我々が分離・同定したMPIaseが必須である。MPIaseは糖脂質でありながら膜挿入反応を触媒する作用があることから、「糖脂質酵素（Glycolipozyme）」という概念を提唱している。本研究では、膜タンパク質の膜挿入能が亢進した大腸菌を構築し、機能的膜タンパク質大量生産システムを構築することを目的としている。そのため、MPIaseの生合成酵素を同定して、その遺伝子の過剰生産を行ってMPIaseの発現量増加を試みた。MPIaseの構造を基に生合成経路を予測したところ、フォスファチジン酸（PA）にGlcNAc-１リン酸（GlcNAc-P）が取り込まれてGlcNAc-PP-DAG（compound I）が生成する反応であると考えられた。この反応を触媒する酵素を検索した結果、CDP-DAG生合成酵素CdsAが同定された。CdsAは、大腸菌におけるリン脂質生合成にかかわり、CTPとPAからすべてのリン脂質中間体CDP-DAGを合成する反応を触媒することが知られている。そのため、CdsAはリン脂質生合成とMPIase生合成の２つの反応に関与していることが考えられた。compound Iが生成する反応を注意深く調べた結果、まず、CTPとPAからCDP-DAGが生成し、直後にCdsA上でGlcNAc-PがCMPと置換することが明らかになった。CdsAを欠損するとMPIaseが激減しCdsAを過剰発現するとMPIaseが増加することが明らかとなったため、CdsAはMPIase生合成の律速段階を触媒することが明らかとなった。最大５～１０倍のMPIaseの過剰発現が達成された。さらに、この株でSecYEGやSRP、YidCの過剰発現も同時に達成することができた。
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[Presentation] CdsA is involved in biosynthesis of MPIase essential for membrane protein integration in vivo2018
Author(s)
Sawasato, K., Sato, R., Nishikawa, H., Iimura, N., Kamemoto, Y., Fujikawa, K., Yamaguchi, T., Kuruma, Y., Tamura, Y., Endo, T., Ueda, T., Shimamoto, K., Nishiyama, K.
Organizer
Gordon Research Conference on Protein Transport Across Cell Membranes. (Hotel Galvez, Galveston, TX, USA)
Int'l Joint Research
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