Analysis of protein translocation mechanism of leaderless proteins into the endoplasmic reticulum

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Hosomi Akira 信州大学, 学術研究院農学系, 助教 (60525864)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 細胞内タンパク質輸送 / 分泌 / シグナルペプチド / SOD1 / Ste24

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research project is to elucidate the signal peptide-independent protein translocation mechanism into the endoplasmic reticulum in the eukaryotic model organism, budding yeast. It was revealed that human SOD1 is translocated into the endoplasmic reticulum in a double mutant of the STE24 gene and the HRD1 gene, and that the human SOD1 translocated into the endoplasmic reticulum is secreted outside the cell. It was also revealed that the secreted human SOD1 is misfolded. These results suggest that a portion of human SOD1 that is originally present in the cytosol is secreted through the endoplasmic reticulum, and that may be misfolded during the intracellular transport process.

Free Research Field

細胞内タンパク質輸送

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

真核生物において、可溶性タンパク質が小胞体内へ輸送されるためには、輸送されるタンパク質自身が持つ小胞体シグナペプチド（以下、SPと記載）が必要とされる。ゆえに、SPを持たないタンパク質は小胞体内へ輸送されないと考えられてきた。一方で、SPを持たない一部のタンパク質が小胞体内に存在することが報告されていた。本研究では、筋萎縮性側索硬化症（ALS）の原因タンパク質の一つであるヒトSOD1を用いた。ヒトSOD1はSPを持たない細胞質局在タンパク質であるが、一部が小胞体内に存在する可能性が示されていた。出芽酵母を用いた解析の結果、ヒトSOD1が小胞体を経て分泌されることが明らかになった。