2014 Fiscal Year Annual Research Report
人工細胞開発のための機能的膜タンパク質試験管内合成システムの構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Synthetic biology for the comprehension of biomolecular networks |
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| Project/Area Number |
26119701
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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 | 人工細胞 / タンパク質膜挿入 / リポソーム / MPIase |
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| Outline of Annual Research Achievements |
合成生物学の究極の目的は、人工的に細胞を作製し、それが自己複製能力をもつことであると言える。人工的なリポソームに生体膜のような自己合成能を付与することができれば、人工細胞作製の大きな一歩となる。膜タンパク質は生合成に共役して膜挿入するが、その際いくつかの膜挿入因子の協調的作用が必要となる。我々は、in vivo の反応を忠実に反映したタンパク質膜挿入反応の再構成系の構築に成功し、すべてのタンパク質膜挿入に必須の糖脂質MPIaseを発見した。本年度は、人工細胞作製を視野に入れた、汎用的な試験管内タンパク質膜挿入システムを構築することを第一の目的とした。その結果、MPIaseにのみ依存する膜タンパク質の膜挿入は、基質膜タンパク質の量がMPIase量より多くなったとき、YidCにより膜挿入効率が数倍促進されることが判明した。したがって、基質膜タンパク質はMPIaseの作用により膜挿入が開始され、膜挿入途中でYidCに受け渡され膜挿入が完了することが強く示唆された。SecYEGに依存する膜挿入反応についても、MPIaseとSecYEGを再構成したプロテオリポソームで膜挿入活性が検出された。SRP（シグナル認識粒子）、SRP受容体（SR）を加えなかったときは膜挿入が観察されなかった。このSRP、SecYEG、MPIaseに依存する膜挿入は、YidCを共存させることにより数倍の活性促進が観察された。以上、タンパク質膜挿入の完全再構成系が確立した。
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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
本申請では（１）タンパク質膜挿入の完全再構成系の確立と（２）再構成系のリポソーム内への封入を大きな目的に設定している。初年度の計画は（１）の完全再構成系の確立であり、これについては目的を達成したので、「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 |
上記目的の（１）が達成されたため、（２）再構成系のリポソーム内への封入を目指す。
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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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