2021 Fiscal Year Research-status Report
シャペロン様糖脂質MPIaseの膜上挙動観察と膜タンパク質膜挿入促進剤の開発
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20K05738
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| Research Institution | Suntory Foundation for Life Sciences |
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Principal Investigator |
藤川 紘樹 公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所・構造生命科学研究部, 研究員 (50755874)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 構造活性相関 / 糖鎖シャペロン / 膜タンパク質膜挿入 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
糖鎖伸長による膜タンパク質膜挿入活性の向上と膜シャペロン(YidC)との相乗効果を検証する目的で、9糖ピロリン脂質(mini-MPIase-9)、6糖ピロリン脂質(mini-MPIase-6)、6糖モノリン脂質(mini-ECA-6)、3糖ピロリン脂質(mini-MPIase-3)、3糖モノリン脂質(mini-ECA-3)の合成を行った。また、シャペロン様活性の検証を行うため、9糖リン酸体(Nonasac-P)や6糖リン酸体(Hexasac-P)の合成を行った。活性試験の結果、3糖、6糖、9糖、天然体(30糖)と糖鎖伸長に応じて、膜タンパク質の膜挿入活性が向上していく事を確認した。また、MPIase型のピロリン酸は、ECA型のモノリン酸の類縁体よりも高い膜挿入活性を示し、膜タンパク質の膜挿入にピロリン酸が必須である事が明らかとなった。一方、シャペロン様活性の検証では、mini-MPIase-3含有リポソームに化学合成した糖鎖リン酸体(Nonasac-P、Hexasac-P、Trisac-P)を添加する実験を行ったところ、9糖リン酸体(Nonasac-P)に、mini-MPIase-3の挿入活性を向上させる効果が確認された。この効果は、タンパク質の凝集抑制(シャペロン様)活性を持つ天然MPIaseのリン酸体(Polysac-P)にも確認されており、9糖以上の糖鎖リン酸体から基質タンパク質の凝集を抑制するシャペロン様活性が発現され、膜タンパク質の膜挿入効率を高めるという可能性が示唆された。
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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
困難な糖鎖伸長体の合成を達成し、糖鎖伸長に応じた膜タンパク質の膜挿入活性の向上を確認した。またMPIaseに特徴的な官能基であるリン酸基やカルボキシ基、GlcNAc6-OAc基などを改変した類縁体を合成することで、官能基レベルでの構造活性相関研究を実施することができた。一方、蛍光MPIase類縁体を用いたMPIaseの膜上挙動観察では、種々の蛍光MPIase類縁体を合成したものの、いずれの類縁体も活性が消失していることが分かり、膜上挙動観察に至っていない。今後は、蛍光基の種類や導入位置などを検討し、活性を保持した蛍光MPIase類縁体を獲得し、膜上挙動観察につなげていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、基質タンパク質の凝集抑制(シャペロン様)活性が示唆された9糖リン酸体(Nonasac-P)を中心に、CDスペクトルを用いて、MPIase糖鎖リン酸体が基質タンパク質の構造形成(凝集抑制)に与える影響を解析し、MPIaseのシャペロン様活性を明らかにする。また、MPIaseの膜上挙動観察に有用となる活性を保持した蛍光MPIase類縁体を再度設計・合成し、基質タンパク質の存在下、非存在下におけるMPIaseの挙動・集合状態を検証する。活性を保持した蛍光MPIase類縁体の合成は困難が予想されるため、蛍光基の種類や導入位置、糖鎖長などを種々検討する。これらの結果を総合して、MPIaseの膜タンパク質膜挿入機構を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
本年度は、コロナ禍により、出張や出勤に制限が存在した。そのため、計画していた出張費や消耗品費に差異が生じた。次年度も、学会などのオンライン開催が想定されるため、実験に必須の消耗品の購入に多くを配分したい。
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[Journal Article] Intermolecular Interactions between a Membrane Protein and a Glycolipid Essential for Membrane Protein Integration2022
Author(s)
Shoko Mori, Kaoru Nomura, Kohki Fujikawa, Tsukiho Osawa, Masafumi Shionyu, Takao Yoda, Tsuyoshi Shirai, Shugo Tsuda, Kumiko Yoshizawa-Kumagaye, Shun Masuda, Hideki Nishio, Taku Yoshiya, Sonomi Suzuki, Maki Muramoto, Ken-ichi Nishiyama, and Keiko Shimamoto*
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Journal Title
ACS Chemical Biology
Volume: 17
Pages: 609-618
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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