Molecular mechanisms of translation arrest-cancelation of the secretion monitor VemP

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06556
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Mori Hiroyuki 京都大学, 医生物学研究所, 准教授 (10243271)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: VemP / 翻訳停止 / SecD/F / タンパパク質膜透過 / 分泌 / PpiD / SRP

Outline of Final Research Achievements

The secretion monitor, VemP senses protein trnslocation activity of cells and regulates the expression of the downstream genes secD2/F2 in the same operon through its translation elongation arrest. When protein translocation is restored, the translation arrest is canceled, but the molecular mechanism remains unsolved. This study aimed to elucidate this issue. Comprehensive analysis of factors interacting with the VemP nascent chain using site-specific in vivo photocross-linking experiments revealed that the nascent VemP interacts with signal recognition particle (SRP) and the periplasmic chaperone PpiD during its maturation processes. Biochemical analysis showed that the former plays an essential role in targeting VemP to the SecY/E/G translocon, while the latter plays an cruciall role in the cancelation of translational arrest. Furthermore, we identified the Arg-85 residue as a cis factor in VemP involved in the cancelation of translational arrest.

Free Research Field

生化学、分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞内で作られたタンパク質の中には細胞の外や表面に運ばれて初めて役に立つ物も少なくありません。そのため、新しく作られたタンパク質を効率良く細胞の外に運ぶことは、細胞が生きて行く上で大変重要です。細胞は、今自分がどの程度タンパク質を運ぶ能力を持っているのかを感知して、その力が下がっていた場合には、輸送に働く別の装置を新たに作ることで機能を回復させるという巧妙な仕組みを持っています。この研究はその仕組みを明らかにすることを目指しています。具体的には、感知に働くVemPという分子が、輸送される時に結合するタンパク質を見つけその役割を調べました。この研究により、感知の方法の一端が明らかになりました。