Observation of chaperone-like glycolipid MPIase behavior on membranes and development of membrane protein integration enhancers

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05738
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: Suntory Foundation for Life Sciences
• Principal Investigator: Fujikawa Kohki 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 膜タンパク質膜挿入 / 糖鎖シャペロン

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the mechanism of action of the glycolipid MPIase, which inserts membrane proteins into the inner membrane of E. coli, various MPIase analogues were chemically synthesized and structure-activity relationship studies were performed using homogeneous samples. As a result, we demonstrated that, as a translocon-independent membrane protein integration of E. coli, the glycan moiety of MPIase captures the nascent protein synthesized from the ribosome, inhibits its aggregation, guides it to the membrane surface by pyrophosphate, and then inserts it into the inner membrane, where it is transferred to the membrane chaperone YidC to regenerate its own insertion activity.

Free Research Field

糖鎖合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

膜タンパク質は全ての生物に存在し、膜タンパク質膜挿入の基本的なメカニズムは全生物に保存されている。我々は、大腸菌をモデル生物として、糖脂質MPIaseが関与する膜タンパク質の膜挿入機構の一端を明らかにした。糖脂質MPIaseは糖鎖でありながら、タンパク質の凝集を抑制する活性を持ち、膜タンパク質の膜挿入を行う。さらに、膜シャペロンYidCと連携してタンパク質の膜挿入効率を高めることが明らかとなった。本成果は、大腸菌における糖脂質の新しい役割を示すとともに、糖鎖構造をモチーフとしたタンパク質凝集抑制剤の開発や膜タンパク質再構成技術の向上にも応用が期待される。