膜内タンパク質切断による新規な細胞機能調節機構の研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24370054
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 秋山 芳展 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (10192460)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 博幸 京都大学, ウイルス研究所, 准教授 (10243271)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 大腸菌 / 膜プロテアーゼ / 膜内タンパク質切断 / 表層ストレス応答 / 基質探索 / S2Pプロテアーゼ

Outline of Annual Research Achievements

大腸菌σE経路表層ストレス応答では、膜プロテアーゼDegSとRsePが膜貫通型anti-σEタンパク質RseAを連続的に切断することで、ストレス応答転写因子σEを活性化させる。2段階目の切断を担うRsePは、S2Pファミリー膜内切断プロテアーゼである。当初はRsePの生理的基質としてRseAのみが知られていたが、我々は分泌タンパク質のシグナルペプチドがRsePにより切断されることを見いだした。シグナルペプチドは分泌タンパク質の膜透過に伴って切断されて、30残基程度のType II 型（Nin-Cout) 膜タンパク質として膜に残り、RsePによる切断を受ける。
細菌染色体には50残基以下程度の小さな膜タンパク質が多数コードされていることが最近明らかになった。我々は、これら低分子膜タンパク質（Small membrane protein; SMP）が、シグナルペプチドとよく似た構造を持つことから、RsePの基質になる可能性を考え検討した。SMP遺伝子をクローニングし、N末端側に目印としてHA-MBPドメインを融合させた派生体をコードするプラスミドを作成した。これを用いたHA-MBP融合型SMPを野生株並びにrseP欠損株で発現して、RseP依存的な切断の有無を調べた。その結果、抗生物質耐性に関わるBlやProgrammed cell deathに関わるトキシンHok等複数のSMPが、RseP依存的に切断を受けることを見出し。このことから、SMPの中にはRsePの基質が存在することが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A structure-based model of substrate discrimination by a non-canonical PDZ tandem in the intramembrane-cleaving protease RseP (2014)
  • Author(s): Hizukuri, Y., Oda, T., Tabata, S., Tamura-Kawakami, K., Oi, R., Sato, M., Takagi, J., Akiyama, Y., and Nogi, T.
  • Journal Title: Structure Volume: 22 Pages: 326-336
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.str.2013.12.003
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expression and purification of integral membrane metallopeptidase HtpX (2014)
  • Author(s): Arolas, J. L., García-Castellanos, R., Goulas, T., Akiyama, Y. and Gomis-Rüth, F. X.
  • Journal Title: Protein Expr. Purif. Volume: 99C Pages: 113-118
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.pep.2014.04.008
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細菌表層ストレス応答制御に関わる膜内切断プロテアーゼRsePのタンデムPDZドメインによる切断基質選別機構の解析 (2014)
  • Author(s): 檜作洋平、小田 隆、田畑早苗、川上-田村恵子、大井里香、佐藤 衛、高木淳一、禾 晃和、秋山芳展
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] Substrate discrimination by size-exclusion in the intramembrane protease RseP (2014)
  • Author(s): 13.Hizukuri, Y., Oda, T., Tabata, S., Tamura-Kawakami, K., Oi, R., Sato, M., Takagi, J., Akiyama, Y., and Nogi, T.
  • Organizer: IUCr 2014 - 23rd Congress and General Assembly
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [Remarks] 京都大学ウイルス研究所・がん遺伝子分野
  • URL: http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/Lab/akiyama/index.html