2018 Fiscal Year Annual Research Report
マグネトソーム膜のin vivo改質による膜タンパク質の機能向上
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17H03466
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
吉野 知子 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30409750)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 剛 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20345333)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁性細菌 / マグネトソーム / 膜タンパク質 / リン脂質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、磁性細菌が生合成する磁性粒子（マグネトソーム）を被覆する脂質二重膜を膜タンパク質のプラットフォームとして用い、遺伝子工学的な手法により膜組成を改質することで、ヒト由来膜タンパク質の機能発現を実現する。H29年度までに、磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1株がヒト細胞の脂質二重膜に豊富に存在するホスファチジルコリン（PC）を合成しないことを確認した。そこで外来性のPC合成酵素遺伝子をAMB-1株に導入し、PC合成酵素を発現した磁性細菌の形質転換体を作出した。H30年度は、当該形質転換体が生産するマグネトソーム膜上へのPC導入率および脂肪酸組成の変化を評価した。その結果、Azospirillum brasilense由来のPC合成酵素の遺伝子保持株においてPC導入率は19 %、またLegionella pneumophira由来のPC合成酵素の遺伝子保持株において33 ％であった。野生株ではPC導入率が0 ％であることより外来性のPC合成酵素が磁性細菌内で機能していることが示された。また、各形質転換体および野生株が含有する脂肪酸の組成解析により、膜タンパク質の流動性に関連する不飽和度は、PC合成酵素の発現により変化しないことが示された。さらにPC合成酵素の発現にテトラサイクリン誘導型の発現誘導システムを用いて、誘導剤（アンヒドラテトラサイクリン）濃度に依存したPC導入率を評価した。その結果、誘導剤濃度の変更により、PC合成酵素の発現量の調節が可能となり、マグネトソーム上のPC導入率の制御ができることが示された。以上よりマグネトソーム膜のリン脂質プロファイルをin vivoで制御できる技術が確立できた。
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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
平成30年度までに、ホスファチジルエタノールアミン (PE)およびホスファチジルグリセロール (PG)を主成分とするマグネトソーム膜上へin vivoでPCを導入することに成功した。さらに磁性細菌の形質転換体培養時に添加する誘導剤の濃度変更により、マグネトソーム膜上のPC導入率を制御できることを実証した。本成果により、リン脂質プロファイルの異なるマグネトソーム膜を生合成する形質転換体ライブラリーの作出に貢献できた。また、マグネトソーム膜上へのPC導入による脂質総量や不飽和度へ大きな変化は無く、次年度に予定される膜タンパク質の機能解析に向けて、脂質二重膜のプラットフォームの構築が行えたと言える。以上のことより、本研究はおおむね順調に進んでいると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度においては、前年度に確立したin vivoでのPC導入技術を利用し、ヒト由来膜タンパク質をディスプレイしたマグネトソーム上の脂質二重膜の改変を行う。具体的には、PC合成酵素の遺伝子と膜タンパク質遺伝子の同時発現を行い、標的膜タンパク質を発現した形質転換体を作出する。さらに、マグネトソーム膜上に発現させた膜タンパク質の機能をPC導入の有無により評価する。ヒト由来膜タンパク質として、これまでにマグネトソーム膜上への発現に成功している1回膜貫通タンパク質である受容体型チロシンキナーゼ、及び7回膜貫通タンパク質であるGタンパク質共役受容体を用いる。本研究により、リン脂質組成と膜タンパク質機能との相関性を評価する。
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Research Products
(4 results)
