2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of protein translocation stimulation by SecDF using proton motive force
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17K07334
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
森 博幸 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (10243271)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | SecDF / プロトン駆動力 / タンパク質膜透過 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質が生体膜を横切る反応は全ての生物に必須の生命現象であり、その分子機構の理解は極めて重要である。細菌のタンパク質膜透過反応においては、基質タンパク質の通り道を形成するSecYEGチャネルと駆動因子SecA ATPaseが必須の役割を持つ。これらの因子に加えて、膜タンパク質複合体SecDFもプロトン駆動力のエネルギーを用いて膜透過を促進する。
我々は、SecDFの立体構造解析とそれに基づいた機能解析の結果から、「SecDFはプロトンチャネルとして働き、プロトンの細胞内への流入と共役した自身の非細胞質ドメインの構造変化を介して、SecYEGチャネルを通過するタンパク質を補足し、引っ張りだす運動を繰り返すことで膜透過を促進する。」とのモデルを提案しているが、詳細な分子機構は不明なままであった。この解明を目指して、本研究ではこれまでSecDFを対象としたin vivo光架橋解析を進め相互作用因子を同定してきた。
最終年度である2020年度は、基質タンパク質の１つであるVemPに着目し、このタンパク質が膜透過の途上で相互作用する因子を時間分解能を持つ部位特異的in vivo光架橋実験により網羅的に解析した。その結果、SecYEGチャネルなどの既存の因子に加え、新たな細胞因子としてペリプラズムシャペロンPpiDを同定した。また、ppiDの欠失株を用いた生化学的解析から、VemPの膜透過の速やかな完了には、SecDFとPpiDの両者が必要であることを明らかにした。さらに、SecDとPpiDの物理的近接も示した。これらの成果は、タンパク質膜透過の駆動時においてSecDFは単独で働いているわけではなく、他の分子と共同的に機能している可能性を示唆するものである。SecDFとPpiDの共同的な機能は、細菌のタンパク質膜透過の効果的な完了の為のキーイベントと考えられる。
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