分泌型蛋白質膜透過の分子機構

• 研究課題/領域番号: 07408015
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 東京薬科大学
• 研究代表者: 宍戸 佳津子 (谷 佳津子) (1996-1997) 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (40266896); 水島 昭二 (1995) 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (50013313)
• 研究分担者: 森 博幸 東京薬科大学, 生命科学部, 助手 (10243271) ; 初沢 清隆 東京薬科大学, 生命科学部, 助手 (20256655) ; 多賀谷 光男 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30179569) ; 谷 佳津子 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (40266896)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 29,600千円 (直接経費: 29,600千円); 1997年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円); 1996年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円); 1995年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円)
• キーワード: 膜透過 / 分泌型蛋白質 / 大腸菌 / シグナル配列 / 膜蛋白質 / 小胞体 / Stepwise Translocation / SecA / 前駆体タンパク質 / 結晶解析 / シグナル認識粒子

研究概要

大腸菌膜透過装置は、膜表在性蛋白質でATPase活性を持つSecAと膜内在性の蛋白質であるSecY、SecE、SecGから構成されている。分泌型蛋白質は膜内在性サブユニットによって形成された水溶性のチャネルを通過した後、SecDとSecFの関与する反応によって膜より遊離してペリプラズムへと移行する。分泌型蛋白質はそのアミノ末端にシグナル配列と呼ばれる延長配列を持ち、シグナル配列のアミノ末端側には正電荷を有するアミノ酸残基が、中央部分には疎水性の高い残基が存在している。
我々は本申請計画中に以下のことを明らかにした。
1.SecAは酸性リン脂質が存在するとシグナル配列中の疎水領域とも相互作用し、シグナル配列のアミノ末端側に正電荷を持たない分泌型蛋白質の膜透過を媒介できる。
2.分泌型蛋白質であるOmpAの成熟体部分には、約30アミノ酸残基ごとに膜透過停止配列として働くほど疎水的ではないが、やや疎水性の領域(4〜5アミノ酸残基から成る)が存在しており、この疎水領域が膜透過の速度の律速となっている。この疎水領域は2つつなげると膜停止配列として働くようになる。
3.SecAアミノ末端領域はSecGとの相互作用に重要である。また、SecAのAsp-133はATPの加水分解反応に直接関わっている。
4.動物細胞における小胞体膜透過反応においてもシグナル配列中の疎水領域が重要である。

研究成果

• [文献書誌] Hatsuzawa et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is a determinant for SRP recognition and protein translocation across the ER membrane." J.Biochem. 121. 270-277 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Sato et al.: "Short hydrophobic segments in the mature domain of proOmpA determine its stepwise movement during translocation across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J.Biol.Chem.271. 880-5886 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Mori et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is involved in the intereaction with membrane-bound SecA." Biochem.Biophys.Acta. 1326. 23-36 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Sato et al.: "In vitro analysis of the stop-transfer process during translocation across the cytoplamic membrane of Escherichis coli." J.Biol.Chem.272. 20082-20087 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Uchida et al.: "Stepwise movement of preproteins in the process of translocation across the cytoplasmic membrane of Escherichis coli." J.Biol.Chem.270. 30862-30868 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nishiyama et al.: "Preferential interaction of Sec-G with Sec-E stabilizes an unstable Sec-E derivative in the Escherichis coli cytoplasmic membrane." Biochem.Biophys.Res.Commun.217. 217-223 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hatsuzawa et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is a determinant for SRP recognition and protein translocation across the ER membrane." J.Biochem.121. 270-277 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sato et al.: "Short hydrophobic segments in the mature domain of proOmpA determine its stepwise movement during translocation across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J.Biol.Chem.272. 5880-5886 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mori et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is involved in the interaction with membrane-bound SecA." Biochim.Biophys.Acta. 1326. 23-36 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sato et al.: "In vitro analysis of the stop-transfer process during trans location across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J.Biol.Chem.272. 20082-20087 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Uchida et al.: "Stepwise movement of preproteins in the process of translocation across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J.Biol.Chem.270. 30862-30868 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nishiyama et al.: "Preferential interaction of Sec-G with Sec-E stabilizes an unstable Sec-E derivative in the Escherichia coli cytoplasmic membrane." Biochem.Biophys.Res.Commun.217. 217-223 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hatsuzawa, et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is a determinant for SRP recognition and protein translocation across the ER membrane." J.Biochem. 121. 270-277 (1997)
• [文献書誌] Sato, et al.: "Short hydrophobic segments in the mature domain of proOmpA determine its stepwise movement during translocation across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J.Biol.Chem.271. 880-5886 (1997)
• [文献書誌] Mori, et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is involved in the intereaction with membrane-bound SecA." Biochem.Biophys.Acta. 1326. 23-36 (1997)
• [文献書誌] Sato, et al.: "In vitro analysis of the stop-transfer process during translocation across thecytoplasmic membrane of Escherichia coli." J.Biol.Chem.272. 20082-20087 (1997)
• [文献書誌] Sato,K.et al.: "Characterization of a potential catalytic reside,Asp-133 in the high affinity ATP-binding site of Escherichia coli SecA,translocation ATPase." J.Biol.Chem.271. 17439-17444 (1996)
• [文献書誌] Hatsuzawa,K.et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is a determinant for SRP recognition and protein translocation across the ER membrane." J.Biochem.121. 111-118 (1997)
• [文献書誌] Sato,K.et al.: "Short hydrophobic segments in the mature domain of proOmpA determine its stepwise movement during translocation across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J.Biol.Chem.272. 5880-5886 (1997)
• [文献書誌] Mori,H.et al.: "The hydrophobic region of signal peptides is involved in the interaction with membrane bound SecA." Biochim.Biophys.Acta. (in press). (1997)
• [文献書誌] S. Matsuyama et al.: "Biochemical Analyses of components comprising the protein translocation machinery of Escherichia coli." Adv. in Cell. Mol. Biol.4. 61-84 (1995)
• [文献書誌] E. Breukink et al.: "The C Terminus of SecA Is Involved in Both Lipid Binding and SecB Binding." J. Biol. Chem.270. 7902-7907 (1995)
• [文献書誌] M. Tagay et al.: "Systaxin 1 (HPC-1)Is Associated with Chromaffin Granules." J. B. C.270. 15930-15933 (1995)
• [文献書誌] K. Uchida et al.: "Stepwise movement of preproteins in the process of translocation across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli." J. Biol.Chem.217. 30862-30868 (1995)
• [文献書誌] K. Nishiyama et al.: "Preferential interaction of Sec-G with Sec-E S tabilizes and unstable SecE derivative in the E. coli. membrane." Biochem. Biocphys. Res. Commun.217. (1995)