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タンパク質の膜挿入・膜透過経路の再構成による糖脂質MPIaseの作用機構の解明

Research Project

Project/Area Number 18J21847
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied biochemistry
Research InstitutionIwate University
Research Fellow 西川 華子  岩手大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsTAT膜透過反応 / MPIase / 膜タンパク質精製 / タンパク質膜透過機構の再構成系構築 / 膜ターゲティング機構 / 糖脂質 / 反転膜小胞 / プロトン駆動力形成 / 膜透過機構の再構成系構築 / スフェロプラスト / 細胞膜へのターゲティング
Outline of Annual Research Achievements

R2年度では、2年目で確立したTat因子およびMPIaseの精製法、プロトン駆動力の形成条件により、各因子の精製と再構成系の構築を行った。プロテオリポソーム存在下でTAT基質SufIをRIラベル合成し、プロテオリポソームに対する膜透過を観察したところ、TatABC/MPIase全てを含むプロテオリポソーム存在下でのみSufIの膜透過が観察された。またMPIase量を増加させたところ、SufIの膜透過活性はさらに上昇した。これらの結果は、報告されていた必須因子TatABCおよびプロトン駆動力だけではなく、糖脂質MPIaseもTAT膜透過反応に必須であることを強く示したものである。精製因子のみによるTAT膜透過反応の再構成系において活性が確認されたのは、本研究が世界で初めてである。またTAT膜透過反応においてMPIaseは基質の膜へのターゲティングに関与しているというデータも得られた。基質のシグナル配列を認識すると従来報告されてきたTatCを欠損させた株を用い、細胞質に蓄積するであろう前駆体SufIの精製を試みたが、TatC欠損株でもSufIは細胞質膜上に局在していた。一方MPIase枯渇株では、前駆体SufIは細胞質膜上には局在せず、細胞質に蓄積していた。この結果は、TatCではなくMPIaseが基質の膜ターゲティングに関与していることを示唆している。さらに、膜透過が阻害されるシグナル配列の変異体であるSufI (KK) でもMPIaseが存在する内膜への局在が観察された。一連の結果から、MPIaseは細胞質膜上でTAT基質前駆体を受容するが、そのシグナル配列が機能的であるかどうかを識別することはできず、MPIaseによって膜挿入された基質シグナル配列のRR残基をTatCが認識することでTAT膜透過反応がスタートするという新たな膜透過モデルを提唱できる。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(13 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Ring assembly of c subunits of F0F1‐ATP synthase in Propionigenium modestum requires YidC and UncI following MPIase‐dependent membrane insertion2021

    • Author(s)
      Nishikawa Hanako、Kanno Kotoka、Endo Yuta、Nishiyama Ken‐ichi
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 595 Pages: 647-654

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14036

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] In vitro Assay for Bacterial Membrane Protein Integration into Proteoliposomes2020

    • Author(s)
      Hanako Nishikawa, Masaru Sasaki, Ken-ichi Nishiyama
    • Journal Title

      BIO-PROTOCOL

      Volume: 10

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.3626

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The bacterial protein YidC accelerates MPIase-dependent integration of membrane proteins2019

    • Author(s)
      Sasaki Masaru、Nishikawa Hanako、Suzuki Sonomi、Moser Michael、Huber Maria、Sawasato Katsuhiro、Matsubayashi Hideaki T.、Kumazaki Kaoru、Tsukazaki Tomoya、Kuruma Yutetsu、Nureki Osamu、Ueda Takuya、Nishiyama Ken-ichi
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 294 Pages: 18898-18908

    • DOI

      10.1074/jbc.ra119.011248

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CdsA is involved in biosynthesis of glycolipid MPIase essential for membrane protein integration in vivo2019

    • Author(s)
      Sawasato Katsuhiro、Sato Ryo、Nishikawa Hanako、Iimura Naoki、Kamemoto Yuki、Fujikawa Kohki、Yamaguchi Toshiyuki、Kuruma Yutetsu、Tamura Yasushi、Endo Toshiya、Ueda Takuya、Shimamoto Keiko、Nishiyama Ken-ichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 1372-1372

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37809-8

    • NAID

      120007176808

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biosynthesis of glycolipid MPIase (membrane protein integrase) is independent of the genes for ECA (enterobacterial common antigen)"2019

    • Author(s)
      Kamemoto Yuki, Funaba Nanaka, Kawakami Mayu, Sawasato Katsuhiro, Kanno Kotoka, Suzuki Sonomi, Nishikawa Hanako, Sato Ryo and Nishiyama Ken-ichi
    • Journal Title

      The Journal of General and Applied Microbiology

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] F0F1-ATPaseのcサブユニット (F0c) の膜挿入・cリング形成の分子機構の解明2021

    • Author(s)
      〇西川華子、菅野琴華、遠藤佑太、西山賢一
    • Organizer
      第15回 無細胞生命学研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] TAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過機構の解析2020

    • Author(s)
      〇西川華子、菅野琴華、沢里克宏、山田美和、西山賢一
    • Organizer
      第93回 日本生化学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] TAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過の再構成系の構築2020

    • Author(s)
      〇西川華子、菅野琴華、沢里克宏、山田美和、西山賢一
    • Organizer
      公益社団法人日本農芸化学会東北支部 第155回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] TAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過の再構成2020

    • Author(s)
      西川華子
    • Organizer
      第2回細胞形成研究会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 糖脂質酵素MPIaseはTAT膜透過反応に必須の因子である2019

    • Author(s)
      西川華子
    • Organizer
      第16回21世紀大腸菌研究会
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      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 糖脂質MPIaseを用いたTAT膜透過反応の再構成2019

    • Author(s)
      西川華子
    • Organizer
      第14回無細胞生命科学研究会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 糖脂質MPIaseはTAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過反応に必須である2018

    • Author(s)
      西川華子
    • Organizer
      第15回21世紀大腸菌研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] MPIase, a glycolipid essential for protein integration, is involved in the TAT(Twin-Arginine Translocation)pathway2018

    • Author(s)
      Nishikawa Hanako
    • Organizer
      Bacterial Protein Export 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2021-12-27  

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