2015 Fiscal Year Annual Research Report
ヘムシャペロンHRG-3による細胞間ヘム輸送の分子機構
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25871213
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
澤井 仁美 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 助教 (50584851)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ヘム / 鉄栄養 / 輸送タンパク質 / 構造機能解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘム (鉄ポルフィリン錯体) は、重要な生理機能を担うタンパク質や酵素の補欠分子として機能するだけでなく、無機鉄よりも吸収率の高い鉄栄養源として、ほぼ全ての生物の生命維持に不可欠な物質である。しかし、食餌から摂取したヘムがどのようにして生体内で輸送されているのかは、関与する分子の同定やその構造機能相関の研究が遅れており、不明瞭な点が多い。
本研究では、後生動物が有するヘム輸送タンパク質として近年新たに同定された線虫由来HRGタンパク質を研究対象とし、鉄栄養源として獲得したヘムの輸送に関する分子機構の解明を目的とした。平成26年度までにHRG-3の調製法を確立し、生化学的ならびに分光学的キャラクタリゼーションはほぼ完了したので、平成27年度はHRG-3からヘムを受け取る可能性があるHRG-4を中心に研究を進めた。HRG-4は、腸管の細胞外から細胞内にヘムを取り込むために用いられる膜タンパク質である。その一次構造からは４回膜貫通型タンパク質であることが推測されているが、既知の輸送体タンパク質とは異なる立体構造を有することが示唆されていた。本研究では、HRG-4の立体構造を明らかにしてヘム輸送の分子機構について議論するために、組換えHRG-4の高純度調製法を確立し、Ｘ線結晶構造解析による構造決定に向けて結晶化に取り組み、単結晶を得た。さらに、輸送基質の特異性を検討するために、ヘム生合成系遺伝子を欠損した酵母を用いた機能解析も行った。その結果、ヘムだけでなく亜鉛ポルフィリンなどの中心金属が異なるポルフィリン化合物も輸送できることを明らかにした。この結果から、HRG-4はヘムに含まれる中心鉄ではなくポルフィリン環を認識することによりヘムを輸送するという分子機構を提案した。
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