2018 Fiscal Year Research-status Report
膜タンパク質の段階的な細胞内局在化機構の解明と細胞内局在化経路予測法の確立
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18K11537
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
池田 有理 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (30371082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
越中谷 賢治 明治大学, 研究・知財戦略機構, 研究推進員 (90806499)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオインフォマティクス / 細胞分子生物学実験 / 膜タンパク質 / 細胞内局在経路 / 膜交通 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は、以下2つの研究計画を実施した。(1) I型・II型膜タンパク質の細胞内局在経路の特定（実施予定年度：平成30年度） (2) II型膜タンパク質シグナルアンカー周辺配列の特徴抽出（実施予定年度：平成30～31年度）以下に、それぞれの研究計画に対する実績の概要について報告する。
(1) I型・II型膜タンパク質の細胞内局在経路の特定
従来の細胞内局在予測法のデータセットのように最終的な細胞内局在位置で分類するのではなく、本研究課題では最終局在位置に至るまでの経路ごとに、I型・II型膜タンパク質を分類した。I型・II型膜タンパク質のうち、細胞内局在性既知のデータに関してはすでに局在経路の特定および分類が終わっており、UniProt/KnowledgeBaseのアップデートに伴うデータ更新の準備も整えた。
(2) II型膜タンパク質シグナルアンカー周辺配列の特徴抽出
細胞内局在経路ごとに、II型膜タンパク質シグナルアンカー配列の特徴抽出および判別解析、検証実験を行った。小胞体膜からゴルジ体膜や細胞膜へ輸送されるタンパク質のシグナルアンカー配列は、小胞体膜に留まるタンパク質のシグナルアンカー配列から区別できた。ゴルジ膜と細胞膜局在のシグナルアンカー配列は、特に高精度に区別することができた (Kikegawa et al., BBB 2018)。また、シグナルアンカーとGFPの融合タンパク質をHeLa細胞内で発現させ、共焦点レーザー顕微鏡を用いて蛍光観察を行ったところ、小胞体膜停留とゴルジ膜への輸送との仕分けにシグナルアンカーが関与していることがわかり、配列解析の結果とよく一致した。
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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
平成30年度の当初の実施計画で挙げた実施内容自体は『当初の計画以上に進展している。』が、論文投稿に至っていない項目があるため、『おおむね順調に進展している。』とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
◆ I型膜タンパク質シグナルペプチド配列の特徴抽出（平成31年度）：細胞内局在経路ごとに、I型膜タンパク質シグナルペプチド配列の特徴抽出および判別解析、II型膜タンパク質シグナルアンカー配列との比較、および、検証実験を行う。
◆ I型膜タンパク質膜貫通領域周辺配列の特徴抽出（平成31～32年度）：細胞内局在経路ごとに、I型膜タンパク質膜貫通領域周辺配列の特徴抽出および判別解析、I型膜タンパク質シグナルペプチド配列やII型膜タンパク質シグナルアンカー配列との比較、および、検証実験を行う。
◆ 末端タグ配列の特徴抽出（平成32年度）：I型膜タンパク質のシグナルペプチド直後の配列、および、II型膜タンパク質のC末端配列は、輸送小胞から外部に露出している。この領域を『末端タグ配列』と命名した。本項目では、細胞内局在経路ごとに末端タグ配列の特徴を抽出し、判別解析および検証実験を行う。
◆ 『膜タンパク質細胞内局在経路予測法』の開発（平成33～34年度）：上記で抽出した特徴を細胞内局在経路判別のパラメータとし、『膜タンパク質細胞内局在経路予測法』の開発を行う。この際、I型・II型の膜タンパク質で客観的な予測精度を評価するだけでなく、複数回貫通型に対応させる際の問題点の洗い出しを行っておく。現状、未公開ではあるが膜貫通領域周辺のアミノ酸配列を利用した細胞内局在判別ツールを構築している。このツールを1回膜貫通タンパク質細胞内局在経路予測ツールに改良してWebシステムを構築し、一般公開する。
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