2021 Fiscal Year Research-status Report
Identification of Novel Signal Recognition Factors for Mitochondrial beta-barrel Membrane Proteins
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21K15043
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
ジャーマニー エドワード 宮崎大学, キャリアマネジメント推進機構, 研究員 (00866767)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 膜タンパク質 / βバレル / ミトコンドリア / タンパク質輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
βバレル型膜タンパク質は、グラム陰性菌、ミトコンドリア、葉緑体に存在する。このうち、グラム陰性菌とミトコンドリアのものには共通の局在化シグナルとしてβシグナルが存在することが報告されている。βシグナルは、タンパク質の最もC末端側に位置している。われわれは、グラム陰性菌の一種である大腸菌を用いた解析から、タンパク質の内部に存在する新規シグナルを同定した。また、配列解析からこのシグナルがミトコンドリアにも存在していることを確認したが、ミトコンドリアでの役割については全く解析されていない。そこで、本研究では、ミトコンドリアにおける新規シグナルの役割解明と、このシグナルを認識するミトコンドリアタンパク質輸送因子を同定することを試みている。
初年度は、新規シグナルの役割解明として、ミトコンドリアのβバレル型膜タンパク質で、最も輸送についての知見が蓄積しているTom40を用いてシグナル変異体を作成し、その影響を調べた。Tom40を含むミトコンドリアβバレル型膜タンパク質は、ミトコンドリアの外で合成され、外膜を一旦透過し、膜間部へと侵入してから、外膜へと挿入される。この反応のうち、最初の外膜透過はミトコンドリア成立後に獲得されたもので、後半の外膜挿入は、グラム陰性菌から受け継がれたシステムである。Tom40のシグナル変異体は、外膜への挿入効率が低下していたが、ミトコンドリアへの侵入には影響されなかった。すなわち、グラム陰性菌で見出されたシグナルは、ミトコンドリアでも輸送装置と同様に受け継がれていることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度は、シグナルの意義解明を達成し計画通りに研究が進んでいる。また、二年目に行う受容体探索のための人工タンパク質の設計、発現チェックまでが完了しており、目的通りのミトコンドリアの区画に輸送できていることを確認できた。二年目はこの人工タンパク質と相互作用する因子を同定することを目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
新規シグナル部分を、ミトコンドリアの膜間部に輸送するための人工タンパク質の設計、開発に成功している。今後は、この人工タンパク質に光架橋側鎖を持つ非天然アミノ酸を導入し、光架橋により未知因子である受容体の探索を実施する。
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| Causes of Carryover |
シグナル変異体を作成するために網羅的な変異導入を行う予定であったが、効率的な変異導入と、有効な変異体が単離できたため、作成にかかる費用を大幅に削減できた。次年度は、高価な非天然アミノ酸を用いた架橋実験と、タンパク質同定のための質量分析を実施するためその費用に利用する。
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