膜タンパク質の局在およびトポロジー形成原理の網羅的解明とデータベースの構築

• Project/Area Number: 13208024
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 阪口 雅郎 九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (30205736)
• Project Period (FY): 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2001: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000)
• Keywords: 小胞体 / ミトコンドリア / トポロジー / 膜タンパク質 / シグナル配列 / 膜輸送

Research Abstract

本研究は、細胞内におけるタンパク質の局在化および膜トポロジー構築原理の網羅的な解明と、実験的検証に基づいて広範な情報収集を行い、詳細なデータベースの構築を目的としている。
本年度は、以下のことを明らかにした。(1)ミトコンドリア外膜のカルボキシル末端アンカー型膜タンパク質の、動物細胞における局在シグナルの確定を行なった(Horieら、MBC、2002)。(2)アミノ末端を細胞外に提示する一回膜貫通型シグナルアンカー配列の、小胞体膜上での構造形成に必要な構造をアミノ酸残基レベルで明らかにした(Kidaら、FEBS lett.、2001)。(3)Na/H交換輸送体(NHE6)がシグナルペプチドを有すること、ならびにそれに続くトポロジー形成配列を明らかにし、NHE6分子が小胞体系のオルガネラ膜に局在することを決定的に示した(Miyazakiら、JBC、2001)。(4)Kイオンチャネル(KAT1)の構造形成過程を探求し、6本の膜貫通セグメント(S1〜S6)の組み込み様式を解明した。S1とS2が順次組み込まれること、正電荷を有する親水的膜貫通セグメントS4はS3と同時に相互に依存しながら膜内に組み込まれること、イオンチャネルファミリーに保存されている"Pループ構造"を含むS5-S6領域はS1-S4の領域とは独立に組み込まれうることを示した(Sato, Y.ら、PNAS、2002)。(5)Kイオン輸送体(AtHKT1)については、"膜貫通-Pループ-膜貫通"の基本構造が4回繰り返した新しいトポロジーモデルを証明した(Katoら、PNAS、2001)。(6)ゴルジマトリックスタンパク質が小胞体を経由せず直接ゴルジ体に標的化されることを示した(Yoshimuraら、JCS、2001)。

Research Products

• [Publications] Kato, Y. et al.: "Evidence in support of a four transmembrane-pore-transmembrane topology model for the arabidopsis thaliana Na^+/K^+ translocating AtHKT1 protein, a member of the superfamily of K^+ transporters"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98. 6488-6493 (2001)
• [Publications] Kida, Y. et al.: "Amino acid residues before the hydrophobic region which are critical for membrane translocation of the N-terminal domain of synaptotagmin II"FEBS Lett.. 507. 341-345 (2001)
• [Publications] Yoshimura, S. et al.: "Direct targeting of cis-Golgi matrix proteins to the Golgi apparatus"J. Cell Sci.. 114. 4105-4115 (2001)
• [Publications] Kanaji, T. et al.: "Identification and characterization of two novel mutations (Q421k and R123P) in congenital factor XII deficiency"Thromb. Haemost.. 86. 1409-1415 (2001)
• [Publications] Miyazaki, E. et al.: "NHE6 protein possesses a signal peptide destined for endoplasmic reticulum membrane and localizes in secretory organelles of the cell"J. Biol. Chem.. 276. 49221-49227 (2001)
• [Publications] Sato, Y. et al.: "Integration of Shaker-typeK^+ channel, KAT1 into the endoplasmic reticulum membrane : Synergistic insertion of voltage sensing segments, S3-S4 and independent insertion of pore-forming segments, S5-P-S6"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 60-65 (2002)
• [Publications] Horie, C. et al.: "Characterization of the signal that directs the C-tail anchored proteins to the mammalian mitochondrial outer membrane"Mol. Biol. Cell. 13(in press). (2002)