ミトコンドリアタンパク質の輸送における仕分けの仕組みの解析

• Project/Area Number: 06J06662
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山野 晃史 Nagoya University, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ミトコンドリアタンパク質 / 膜透過反応 / トランスロケータ / 仕分け

Research Abstract

ミトコンドリア外膜にはβバレル構造をもつ膜タンパク質が存在する。βバレル型膜タンパク質はすべて核のDNAによってコードされているため、サイトゾルで合成された後、ミトコンドリア外膜に正しいトポロジーで挿入され、機能すべきタンパク質複合体へとアセンブリーすると考えられる。出芽酵母ミトコンドリアの外膜に存在するTOB複合体と呼ばれるタンパク質複合体はβバレル型膜タンパク質の組み込みに必須である。近年、ミトコンドリア形態を維持するタンパク質がTOB複合体のサブユニットであることが見出されたが、その分子機構は全く不明であった。そこでまず、Mdm10のミトコンドリア局在化シグナルとして重要であると考えられるアミノ酸をアラニンに置換したMdm10変異体シリーズを作成した。その酵母株から単離したシトコンドリアを用いた解析から期待通り、変異Mdm10はミトコンドリアにほとんど存在しないことがわかった。この単離ミトコンドリアを利用しMdm10が減少すると、βバレルタンパク質はTOB複合体との輸送中間体として停留し、外膜に組み込まれなくなることを見出した。また、TOB複合体にはMdm10を含まないコア複合体とMdm10を含むホロ複合体の2つの状態が存在するが、Mdm10を過剰発現させるとコア複合体とホロ複合体の量的平衡が変化し、βバレルタンパク質の組み込みが特異的に阻害されることを見出した。さらにβバレルタンパク質とTOB複合体との輸送中間体にはMdm10は含まれないことがわかった。これらの結果はMdm10がβバレル膜タンパク質のアセンブリ過程をモニターする品質管理機能を備えていることを強く示唆している。

Research Products

• [Journal Article] Tim23-Tim50 pair coordinates functions of translocators and motor proteins in mitochondrial protein import (2009)
  • Author(s): Yasushi Tamura
  • Journal Title: The Journal of Cell Biology Vol.184 Pages: 129-141
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural stabilities of different regions of the titin I27 domain contribute differently to unfolding upon mitochondrial protein import (2009)
  • Author(s): Takaomi Oguro
  • Journal Title: The Journal of Molecular Biology Vol.385 Pages: 811-819
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Step-size analyses of the mitochondrial Hsp70 import motor reveal the Brownian ratchet in operation (2008)
  • Author(s): Koji Yamano
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Vol.283 Pages: 27325-27332
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tom20 and Tom22 Share the common signal Recognition Pathway in Mitochondrial Protein Import (2008)
  • Author(s): Koji Yamano
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Vol.283 Pages: 3799-3807
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of Tam41 maintaining integrity of the TIM23 protein translocator complex in mitochondria (2006)
  • Author(s): 田村康, 原田佳宗, 山野晃史, 渡辺一章, 石川大悟, 大嶋智恵, 山本林, 遠藤斗志也
  • Journal Title: The Journal of Cell Biology Vol.174, No.5 Pages: 631-637
• [Presentation] Biogenesis of beta-barrel proteins in the mitochondrial outer membrane (2008)
  • Author(s): Koji Yamano
  • Organizer: BMB2008(第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 山芽酵母におけるミトコンドリア外膜βバレル型膜タンパク質のアセンブリー過程の解析 (2007)
  • Author(s): 山野 晃史
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会第80回日本生化学会年会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-14