2017 Fiscal Year Annual Research Report
Structure and function of glycolipozyme MPIase involved in protein translocation across and insertion into membranes
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17H02209
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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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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | タンパク質膜挿入 / MPIase / CdsA / YidC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大腸菌におけるタンパク質膜挿入・膜透過反応には、申請者らが発見・同定した糖脂質MPIaseが重要な役割を果たしている。特に、一部の膜タンパク質の膜挿入反応はMPIaseのみによって触媒されるため、「糖脂質酵素（Glycolipozyme）」という概念を提唱している。我々は、リン脂質生合成にかかわるCDP-ジアシルグリセロール（CDP-DAG）生合成酵素CdsAがMPIase生合成にも関与することを見出した。MPIase生合成反応におけるCdsAの作用を解析したところ、CdsAはフォスファチジン酸（PA）にGlcNAcリン酸（GlcNAc-P）を取り込む反応を触媒し、MPIase生合成中間体GlcNAc-PP-DAG（Compound I）を生成することが判明した。この反応には基質としてCTP、PA、GlcNAc-Pが必要であった。また、高pH条件でCDP-DAG生産に欠陥が生じるCdsA8変異体を用いて解析したところ、高pH条件ではCdsA8量のCDP-DAGが生成した後、Compound Iが生成する様子が観察された。さらに、この変異株を高pH条件で培養するとMPIaseの発現量が大幅に増加した。これらの結果から、CdsA上では、まずCTPとPAからCDP-DAGが生成し、CdsAから解離する前にGlcNAc-PがCMPと置換されCompound Iが生成する機構が明らかとなった。
タンパク質膜挿入の再構成系では、自発的膜挿入を完全に排除した再構成系を確立した。この系を用いて解析した結果、SecYEGやSRPを利用するしないにかかわらず、すべてのタンパク質はMPIaseに依存して膜挿入すること、MPIase依存の膜挿入はYidCにより促進されることが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
タンパク質膜挿入にかかわる糖脂質酵素MPIaseの生合成経路の一部を明らかにし、MPIase枯渇株を構築して、MPIaseがin vivoでも膜挿入反応に必須であり、その結果生育にも必須であることを証明することができた。再構成系においても、MPIaseは膜挿入に必須であることを示すことができ、さらにはYidCにより促進されることを発見した。これらについては、論文一報が公表されているが、二報分については現在改定中であるため「（２）おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
MPIaseの生合成酵素の探索を続行して、MPIase生合成経路の全貌を明らかにする。再構成系では、すでに構築した再構成系に変異型MPIaseやSecYEG、YidCなどの変異体を導入し、さらに詳細に膜挿入機構を解明する。
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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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