2014 Fiscal Year Annual Research Report
タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質MPIaseと標的タンパク質との相互作用
Publicly Offered Research
| Project Area | Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity |
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| Project/Area Number |
26102703
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
西山 賢一 岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | タンパク質膜挿入 / タンパク質膜透過 / MPIase / SecYEG / YidC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜タンパク質の膜挿入や分泌タンパク質の膜透過は、根本的な部分ではすべての生物において保存されている。タンパク質膜透過チャンネルSecYEG はタンパク質膜挿入、膜透過のどちらにおいても中心的役割を果たす。YidC は、ミトコンドリアや葉緑体にもホモログが存在し、タンパク質膜挿入に重要な役割を果たすが、その機能については今なお議論が分かれている。タンパク質膜挿入、膜透過の分子機構を明らかにするため、申請者はそれらの再構成系を確立し、膜挿入に必須の糖脂質MPIase（Membrane Protein Integrase）を発見した、MPIase はSecYEG と相互作用しSecYEG の二量体構造に影響を与えることを明らかにした。本年度はYidCとMPIaseの相互作用に着目して研究を進めた。その結果、基質膜タンパク質の量が少ないときはMPIaseのみに依存して膜挿入するが、基質膜タンパク質量がMPIaseやYidCよりも多いときはYidCにより膜挿入効率が数倍上昇した。これらの結果は、まず膜タンパク質はMPIaseと相互作用して膜挿入反応が進行し、その後YidCに基質が受け渡されて膜挿入が完了することを強く示唆している。この現象は、枯草菌由来のYidCでも大腸菌由来のYidCでも観察された。さらに、YidCの膜内部に存在する比較的親水的な空洞内に変異が生じたとき、YidCによる促進効果が無効となることも判明した。YidCによる膜挿入促進は、SecYEGに依存する反応でも観察された。このことは、MPIase―YidC複合体はSecYEG複合体とも直接相互作用して膜挿入反応を触媒している可能性がある。
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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
MPIaseからYidCへと流れる膜挿入機構を提唱することができ、これまで議論の分かれていたYidCの役割に決着をつける結果が得られたため「おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
MPIaseとYidC、MPIaseとSecYEGという、タンパク質膜挿入・膜透過に重要な相互作用の詳細は、現在のところ大部分が不明なままである。これら相互作用の詳細について解析を進める。
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[Journal Article] Structural basis of Sec-independent membrane protein insertion by YidC2014
Author(s)
Kumazaki, K., Chiba, S., Takemoto, M., Furukawa, A., Nishiyama, K., Sugano, Y., Mori, T., Dohmae, N., Hirata, K., Nakada-Nakura, Y. Maturana, A.D., Tanaka, Y., Mori, H., Sugita, Y., Arisaka, F., Ito, K., Ishitani, R., Tsukazaki, T. and Nureki, O.
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Journal Title
Nature
Volume: 509
Pages: 516-520
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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