2013 Fiscal Year Research-status Report

シアノバクテリアを利用した膜タンパク質大量生産系の構築

Research Project

Project/Area Number	25660075
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Research Institution	Ibaraki University
Principal Investigator	木村成伸茨城大学, 工学部, 教授 (90291608)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	膜タンパク / 発現系 / シアノバクテリア / チラコイド / 膜移行シグナル / 構造解析
Research Abstract	膜タンパク質は，細胞の物質輸送，シグナル伝達，エネルギー代謝などに重要な役割を果たしている。しかし，培養が容易な微生物を用いた遺伝子組換え型膜タンパクの大量発現系が無いことが，X線結晶構造解析等による膜タンパク質の立体構造解析や機能研究を困難にしている。本研究では，細胞内に発達した膜構造（チラコイド膜）を持ち，大量培養が容易なシアノバクテリア（ラン藻）を宿主に用いて，異種膜タンパクをチラコイド膜上に局在化・大量発現させ，単離・調製する方法を開発することを目的としている。本研究目的が達成できれば、膜タンパクの構造・機能研究に大きく寄与するだけでなく，シアノバクテリアの膜構造形成機構，光合成系タンパク質の合成と膜局在化機構などについての新知見も得られことが期待される。初年度である平成25年度は，シアノバクテリアのチラコイド膜上に細胞内で合成した目的タンパクを効率的に蓄積へさせるために必要なチラコイド膜へのタンパク質移行シグナルの探索を開始した。まず，シアノバクテリアのチラコイド膜上に発現することが知られている3種類のチラコイド膜タンパク質に着目し，これらの膜タンパク質の膜移行シグナルの有用性を確認するために，これらの構造遺伝子を単離した。単離した遺伝子に検出用タグ（His-tag）を付加した遺伝子を作製してシアノバクテリア用の発現プラスミドの構築を行うとともに，検出用タグを用いた免疫化学的発現確認のための検出系の構築を開始した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初の計画では，初年度にチラコイド膜上への大量発現に有望な，膜局在効果の高い膜移行シグナル候補をいくつか選定して異種モデル膜タンパクの発現系を構築し，チラコイド膜上への局在化効率についても検討する予定であった。しかし，研究室のある研究棟の改修工事のために，別の建物への研究室の一時移転のための引っ越し作業があったため，予定より長期間研究を一時中断せざるを得ない状況となった。また，一時移転先での研究環境整備に手間取ったために研究効率がやや低下した。さらに，一緒に研究を進める予定であった大学院進学予定学生の進路変更があったため，当初の予定よりも達成度がやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	平成26年度は，遅れていた研究棟の改修工事完了後，再度研究室の移転・引っ越し作業が行われる予定であり，研究を一時中断せざるを得ない状況にある。その影響を最小限にとどめることができるよう，計画的に研究を遂行する。具体的には，（1）シアノバクテリアのチラコイド膜への移行シグナルの検討と改良に加えて，（2）光合成系欠損シアノバクテリア株の作成と（3）シアノバクテリア膜画分からの色素の抽出・除去法の開発に取り組む予定であるが，平成26年度はこれらのうちで本研究の核心部分である上記（1）を重点的に進める。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	研究室建物の改修・一時移転作業があり，当初計画より研究遂行がやや遅れたため。平成25年度未実施の研究を実施して遅れを取り戻し，平成26年度の研究計画を当初の予定通り実施する。