Exploration and functional analysis of cell membrane-permeable protein families based on histidine conformation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05850
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: Iwasaki Takashi 鳥取大学, 農学部, 准教授 (30585584)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ヒスチジン / タンパク質 / HRGP / 細胞膜透過 / 亜鉛 / ミトコンドリア / ミトコンドリア機能障害

Outline of Final Research Achievements

Histidine-rich proteins produced by microorganisms exhibit cell membrane permeability towards human cells and demonstrate behaviors associated with diseases. In this study, a comprehensive search for similar histidine-rich proteins in human blood identified Histidine-rich glycoprotein (HRGP) as a cell membrane-permeable histidine-rich protein. Furthermore, this study showed that HRGP, when bound to zinc ions, is internalized in human cells, increasing intracellular zinc ion concentration and suppressing the gene expression of mitochondrial respiratory chain complexes. The results suggest that cell membrane-permeable histidine-rich proteins in humans also exhibit behaviors associated with diseases.

Free Research Field

生物有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、ヒト血中に多量に存在するHRGPが細胞膜透過性ヒスチジン連続タンパク質としてふるまい、さらに亜鉛イオンを細胞内へ輸送することで、好気呼吸（ATP合成）の重要因子であるミトコンドリアの呼吸鎖複合体の発現量を低下させることが明らかになった。すなわち、HRGPはミトコンドリア機能障害に起因する神経変性疾患、代謝症候群、老化関連疾患などさまざまな疾患のリスク因子となりうる可能性が示唆された。今後は、HRGPを新たな切り口とした関連疾患の予防・改善法の開発につながることが期待される。