2012 Fiscal Year Annual Research Report
ＴＭ領域を介した膜タンパク質相互作用による浸透圧応答シグナル伝達機構の解明
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24247034
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
斎藤 春雄 東京大学, 医科学研究所, 教授 (60114485)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / 酵母 / 浸透圧応答 / ４回膜タンパク質 / MAPキナーゼ |
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| Research Abstract |
酵母の浸透圧センサーSho1は４個の膜貫通（TM）領域を持ち、膜中で多量体化する。Sho1の浸透圧センサー機能には多量体構造の浸透圧による変化が密接に関与していると考えられるので、まずSho1多量体の構造を決定した。具体的には、４個の膜貫通（TM）領域の個々のアミノ酸残基を一個ずつシステインに置換した一連の変異体を作成した。それらを化学試薬によりクロスリンクすると、数多くのシステイン変異体がホモ二量体化することがわかった。すなわち、それらの変異体のシステイン残基は多量体中で比較的近い位置にあることがわかった。さらに、２個のシステイン変異を同時に持つSho1変異体のクロスリンクにより、Sho1がTM1/TM4接合面により二量体化しTM2/TM3接合面により三量体化すること、それらの接合が繰り返されることによって多量体を構成することなどを明らかにした。
浸透圧ストレスによるSho1経路の活性化には、高度に糖化修飾されたムチン様膜タンパク質Hkr1とMsb2とが関与する。いずれか一方があれば充分であることは以前報告したが、それぞれの機能については不明点が多かった。Sho1経路活性化に関与する新たな因子の探索を行ったところ、Msb2によるシグナル伝達には細胞質タンパク質Bem1が必須であることが分かった。また、Msb2を介したシグナルにはアクチン繊維が重要であることも分かった。Bem1は、Cdc42やSte20と結合することでシグナル伝達の足場として働くと同時にアクチン重合の制御にも関与する。したがって、Msb2による浸透圧変化の検出機構には細胞骨格の変化が密接に関与していると予想される。
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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
Sho1のホモ多量体構造の決定は予定通りに進んでいる。浸透圧応答に関与する他のシグナル因子（Opy2、Hkr1、Msb2、Ste20、Ste11、Ste50など）の機能解析についても、新たな変異体（構成的活性化型変異体や特定の活性のみを失った変異体）の作出などを含め順調に進んでいる。活性化型Ste11を特異的に認識する抗体の作出は不成功であったが、これまで分かっていなかったHkr1とMsb2 との機能の違いを明確にするなど、計画以上の進展もあった。全体として、順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
Sho1多量体構造の詳細を明らかにするため、システイン間のジスルフィド結合などの解析によって、多量体中のSho1分子間相互作用の詳細なマップを作成する。浸透圧により多量体中のSho1におこると予想される構造変化を検出するため、一連のシステイン置換変異体を用いて、浸透圧ストレスの有無によるクロスリンク効率の変化を調べる。浸透圧による変化が見られたものについて、最短５オングストロームから最長３０オングストロームまでの長さの異なる一群の化学クロスリンカー（chemical ruler）を利用して、より詳細な構造変化の解析を行う。
浸透圧ストレスにより細胞内シグナルが生起される機構を解明するため、浸透圧センサーSho1と他のシグナル伝達因子（Opy2、Hkr1、Msb2、Ste20、Ste11、Ste50など）との相互作用の変化を解析する。
浸透圧によるHog1活性化には、Opy2とSho1との相互作用に加えて、Opy2とHkr1との結合、Hkr1とSho1との結合も必須である。Opy2-Hkr1結合には、Opy2の細胞外領域にある８個のシステインの規則的な配置を特徴とするCysteine rich (CR)領域が関与している。システインをアラニンに置換した変異体などを用いて、CR領域の浸透圧制御における機能を解明する。Hkr1-Sho1結合には相互のTM領域が関与していると考えられるので、Sho1多量体構造との関連を中心に詳細を明らかにする。
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Research Products
(5 results)
