2023 Fiscal Year Annual Research Report
Functional analysis of translocon factors involved in the topogenesis of membrane proteins
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20K06510
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
阪口 雅郎 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (30205736)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞小器官 / タンパク質膜透過 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞の中には、粗面小胞体という小器官があって、細胞を形作る生体膜の内在性膜タンパク質や細胞の外に分泌されるタンパク質の合成と膜透過を行っている。粗面小胞体リボソームで膜タンパク質が作られるときの、タンパク質の形づくりの仕組みの解明を目指し、以下を見出した。（１）膜結合型リボソームから伸長するポリペプチド鎖が膜定着する機構について解析した。合成されるポリペプチド鎖の疎水性の高い配列部分が膜透過トンネルに進入した時点で膜内に定着し配置が決定する機構に加えて、一度膜透過チャネルを通り抜けた後に、ポリペプチド鎖後方にある正荷電アミノ酸残基によって逆方向の動きが誘起され、疎水性の不十分なポリペプチド鎖が膜に定着する機構があることを示した。さらにその定着に必要な構造要因がやはり低いながらも配列の疎水性度であることを実証した。（２）タンパク質膜透過トンネルの作用効率に関連する遺伝子を探索して、欠損によって疎水性配列の透過、正電荷クラスタの透過、シグナル配列の機能効率などに大きく影響する遺伝子を見出した。小胞体内腔のHsp70-シャペロンKar2pの過剰発現によって、疎水性配列のみならず正電荷クラスタの透過が大きく亢進することを発見した。また、小胞体内腔のシャペロン制御因子であるJ-タンパク質Scj1pの欠損により膜透過が大きく亢進することを見いだした。小胞体における合成共役型ポリペプチド鎖膜透過が、内腔シャペロン系によって駆動されることの発見は、これまでリボソームによる合成伸長が駆動要因とされてきた「共役型」透過でも、内腔Kar2p-Jタンパク質シャペロン系が大きくかかわることを示し、これまでの通説を覆すものである。さらにKar2pの駆動作用は合成共役型膜透過においても、基質ペプチド結合ドメインとATP結合・加水分解佐用ドメインの両方を要する、シャペロン機序によることを実証した。
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