2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the molecular mechanism of E. coli BAM complex by in vitro assay system.
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19K16077
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
塩田 拓也 宮崎大学, キャリアマネジメント推進機構, 准教授 (20819304)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | BAM複合体 / βバレル / タンパク質輸送 / バクテリア外膜 / ミトコンドリア外膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、グラム陰性菌、ミトコンドリア、葉緑体のそれぞれの外膜に見られるベータバレル型の膜貫通領域をもつタンパク質の正しい立体構造形成を伴った膜組み込み「アセンブリー」について、主にグラム陰性菌のモデル生物である大腸菌を用いてその分子機構の解明を目指した。その手法として、大腸菌からオルガネラである膜を単離し、その膜画分（E.coli Microsomal Membrane: EMM）を利用したin organello解析、EMMアセンブリーアッセイを中心に利用した。
EMMアセンブリーアッセイを用いたペプチド阻害実験から、新規阻害ペプチドを４種単離することに成功した。さらにペプチドの配列解析から輸送されるタンパク質（基質）に高度に保存されている新規シグナルの同定に成功した。さらに、このシグナル変異体では、BAM複合体から乖離できない輸送中間体を形成した。この中間体を生化学的手法と中性子反射率法による生物物理学的手法により、詳細に解析したところ、BAM複合体の受容体部分と結合している、アセンブリーの初期段階で止まっていることを突き止めた。すなわち、新規シグナルは、膜組み込みに重要な役割を担っていることを明らかにした。さらに、シグナル受容体がBAM複合体を構成する生育に必須なサブユニットであるBamDであることを突き止めた。これにより、これまで生育に必須であるが、具体的な機能が不明であったBamDが初期段階の認識、膜挿入に関わっていることを明らかにした。
また共同研究により、ミトコンドリアにおけるベータバレル型膜タンパク質の輸送に関わる分子装置のひとつTOM複合体の詳細な立体構造をcryo-EMで解明した。また、架橋法による相互作用解析から、TOM複合体が効率的にベータバレル型膜タンパク質を輸送する分子機構を明らかにした。
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