2021 Fiscal Year Annual Research Report
Structural study for mitochondrial translocator SAM complex.
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18K14640
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
竹田 弘法 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (80816588)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | クライオ電子顕微鏡 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリア外膜におけるトランスロケーター SAM 複合体は、未成熟タンパク質をβバレル構造へと整形すると同時に、ミトコンドリア外膜へと埋め込む。その後、βバレル膜タンパク質Mdm10が、SAM複合体と結合することにより、成熟した基質タンパク質がSAM複合体から解離し、膜へとリリースされる。その結果、SAM-mdm10超複合体が形成される。昨年度までに SAM 複合体と SAM-Mdm10超複合体のクライオ電顕構造を決定するとともに、SAM複合体が膜へ埋め込んだ基質タンパク質を膜へリリースするメカニズムを解明した。SAM-Mdm10超複合体は、βバレル膜タンパク質であるSam50とmdm10という異なるタンパク質がヘテロに量体を形成し、サイトゾル側から可溶性タンパク質 Sam35/Sam37 がキャップしていた。本研究は、Nature へ発表した。本研究では、最終年度を待たずに、当初の研究目標を達成することができた。
さらに最終年度では、SAM 複合体が基質タンパク質を膜へ埋め込むメカニズムを明らかにするために、SAM-基質超複合体の構造決定にチャレンジし、クライオ電顕構造の構造決定に成功した。その結果、SAM複合体の構成タンパク質Sam50がラテラルゲートを大きく開くことで、基質と結合し、Sam50と基質で形成される、大きなハイブリッドβバレル構造を形成しながら、Sam50が基質をβバレル構造へと整形することがわかった。本研究は、SAM複合体がβバレル膜タンパク質を膜に埋め込む仕組みを原子レベルで解明したものであり、今後、分子生物学的な実験によって、さらなる詳細な分子メカニズムの解明が期待される。
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