タンパク質の分泌を駆動する反復モータの作動原理の解明

• 研究領域: 運動超分子マシナリーが織りなす調和と多様性
• 研究課題/領域番号: 24117003
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 森 博幸 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (10243271)
• 連携研究者: 塚崎 智也 奈良先端科学技術大学院大学, バイサイエンス研究科, 准教授 (80436716)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 86,970千円 (直接経費: 66,900千円、間接経費: 20,070千円); 2016年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2015年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2014年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2013年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2012年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
• キーワード: SecDF / タンパク質膜透過 / プロトン駆動力 / SecA ATPase / 大腸菌 / ビブリオ菌 / 細菌 / モータータンパク質 / 膜透過 / SecA / トランスロコン / PMF / SecYEG / 分泌 / YidC / タンパク質分泌 / 反復モータ / イオンチャネル / エネルギー変換

研究成果の概要

細菌のタンパク質膜透過は、膜透過チャネルSecYEGを挟んで存在する２つの反復モーターSecA ATPase, SecDFにより駆動される。これら２種の反復モーターとりわけSecDFによる膜透過促進の分子メカニズムの解明を目指して、以下の実験を行った。１）部位特異的in vivo光架橋実験により、SecD分子内の基質結合部位を同定すると共に、プロトン駆動力により生じるSecDの構造変化の実態を明らかにした。２）SecDFの新たな結晶構造を連携研究者の塚崎と共に決定しプロトン透過の経路を明らかにした。３）海洋性ビブリオ菌が持つ２種のSecDFパラログを生化学的に解析し、生理機能を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Tunnel formation inferred from the I form structures of the proton-driven protein secretion motor SecDF (2017)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, A., Yoshikaie, K., Mori, T., Mori, H., Morimoto, Y. V., Sugano, Y., Iwaki, S., Minamino, T., Sugita, Y., Tanaka, Y. and Tsukazaki, T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 印刷中
  • NAID: 120006353868
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ビブリオ属細菌における二つのタンパク質膜透過促進因子の生理的意義と使い分け機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石井英治、森 博幸
  • 雑誌名: 医学の歩み 巻: 印刷中
• [雑誌論文] A novel SRP recognition sequence in the homeostatic control region od heat shock transcription factor sigma 32 (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, R., Yura, T., Suzuki, T. Dohmae, N., Mori, H. and Akiyama, Y.
  • 雑誌名: Scientfic reports 巻: 6 号: 1 ページ: 24147-24147
  • DOI: 10.1038/srep24147
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Kojima, S., Homma, M., Ito, K., Akiyama, Y. and Mori, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 112 号: 40
  • DOI: 10.1073/pnas.1513001112
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of the membrane-reentrant β-hairpin-like loop of RseP protease in selective substrate cleavage (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Akiyama, Shinya Mizuno, Yohei Hizukuri, Hiroyuki Mori, Terukazu Nogi, Yoshinori Akiyama
  • 雑誌名: eLife 巻: 4
  • DOI: 10.7554/elife.08928
  • NAID: 120005712942
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of Escherichia coli YidC, a membrane protein chaperone and insertase (2014)
  • 著者名/発表者名: Kumazaki, K., Kishimoto, T., Furukawa, A., Mori, H., Tanaka, Y., Dohmae, N., Ishitani, R., Tsukazaki, T., and Nureki, O.
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 4 号: 1 ページ: 7299-7299
  • DOI: 10.1038/srep07299
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for Sec-independent membrane protein insertion by YidC. (2014)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Nature 巻: 509 号: 7501 ページ: 516-520
  • DOI: 10.1038/nature13167
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conformational variation of the translocon enhancing chaperone SecDF (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Mio, T.Tsukazaki, H.Mori, M.Kawata, T.Moriya, Y.Sasaki, R.Ishitani, K.Ito, O.Nurekiand C.Sato
  • 雑誌名: J Struct Funct Genomics 巻: 15 号: 3 ページ: 107-115
  • DOI: 10.1007/s10969-013-9168-4
  • NAID: 120005716853
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for Sec-independent membrane protein insertion by YidC (2014)
  • 著者名/発表者名: Kumazaki K, Chiba S, Takemoto M, Furukawa A, Nishiyama K, Sugano Y, Mori T, Dohmae N, Hirata K, Nakada-Nakura Y, Maturana A, Tanaka Y, Mori H, Sugita Y, Arisaka F, Ito K, Ishitani R, Tsukazaki T, Nureki O
  • 雑誌名: Nature 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細菌のタンパク質分泌を促進する膜タンパク質SecDFの構造と機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸、塚崎智也
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 28-35
  • NAID: 10031146872
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク質膜透過を駆動するモータータンパク質のスナップショット (2016)
  • 著者名/発表者名: 古川 新 , 吉海江 国仁 , 森 貴治 , 森 博幸 , 森本 雄祐 , 菅野 泰功 , 岩木 薫大 , 南野 徹 , 杉田 有治 , 田中 良樹 , 塚崎 智也
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会シンポジウム「次世代研究者による動的構造生命」
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2016-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ishii, E., Chiba, S., Sakashita, S., Ito, K. & Akiyama, Y.
  • 学会等名: NASCENT CHAIN BIOLOGY
  • 発表場所: 山梨
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2つの反復モーターによるタンパク質膜透過駆動メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸
  • 学会等名: 第６回分子モーター討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-07-24
  • 招待講演
• [学会発表] 部位特異的in vivo光架橋法を用いた生細胞内の動的タンパク質間相互作用解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸、宮崎亮次、町田裕紀子、三登一八、何あゆみ、秋山光市郎、大門康志、舛井千草、塚崎智也、成田新一郎、秋山芳展
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会ワークショップ「人工的にカスタマイズされた蛋白質による生命現象の再構成」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] ビブリオ菌SecDFパラログの発現制御と生理機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸
  • 学会等名: 2015年度 遺伝研研究会 「単細胞の細胞構築・運動・増殖機構の研究」
  • 発表場所: 三島
  • 年月日: 2016-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] Environmental adaptation of marine Vibrio by nascent chain-mediated remodeling of protein export machinery (2016)
  • 著者名/発表者名: Mori, H.
  • 学会等名: RNA2016 satellite-symposium “Nascent biology and Ribosome functions”
  • 発表場所: 京都
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Kojima, S., Homma, M., Ito, K. and Akiyama, Y.
  • 学会等名: BMB2015 Symposium “Nascent chains: the ribosome as a hub for protein quality control”
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] タンパク質分泌を駆動する反復モーターの駆動原理. (2015)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸
  • 学会等名: 第53回生物物理学会年会シンポジウム「生体マシナリーにおける力発生と進化の共通原理」
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Nascent chain-mediated regulation of a SecDF paralog optimizes sodium dependence of protein export for environmental adaptation of a marine-estuarine bacterium, Vibrio alginolyticus (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Mori, E. Ishii, S. Chiba, N. Hashimoto, S. Kojima, M. Homma, K. Ito and Y. Akiyama
  • 学会等名: Progress 100: Kyushu-U and Stanford-U Joint Research and Education Program First Symposium: From Genes to Human Diseases
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] The mode of expression and physiological roles of SecDF paralogs, protein translocation enhancing factors, in Vibrio alginolyticus (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishii E, Hashimoto N, Chiba S, Kojima S, Homma M, Ito K, Akiyama Y, Mori H
  • 学会等名: 第９回研究所ネットワー ク国際シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 分泌タンパク質VemPの翻訳停止と共役したV.SecD2の発現上昇 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸
  • 学会等名: 2013年度国立遺伝学研究所研究会「単細胞システムの細胞構築・運動・増殖機構の研究」
  • 発表場所: 三島
  • 招待講演
• [学会発表] Structure and function of SecDF, a membrane integrated protein translocation enhancing factor (2013)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸、塚崎智也、町田裕紀子、三登一八、濡木理、伊藤維昭、秋山芳展
  • 学会等名: 第86回日本細菌学会ワークショップ
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2013-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Structure and function of SecDF, a membrane integrated protein translocation enhancing factor (2013)
  • 著者名/発表者名: Mori H, Mito K, Machida Y, Tsukazaki T, Nureki O, Ito K, Akiyama Y
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] ビブリオ菌のタンパク質分泌マシナリー：SecDFパラログの発現制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森 博幸、橋本成祐、小嶋誠司、本間道夫、秋山芳展
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
  • 招待講演