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非天然アミノ酸導入蛋白質を用いた蛋白質のミトコンドリア移行の分子機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 09044070
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究分野 構造生物化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

遠藤 斗志也  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70152014)

研究分担者 SCHULTZ Peter  カリフォルニア大学, バークレイ校, 教授
西川 周一  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10252222)
吉久 徹  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教授 (60212312)
SCHULTZ Pete  カリフォルニア大学バークレイ校, 教授
SHULTZ Peter  カリフォルニア大学, バークレイ校, 教授
研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
1998年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1997年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワードミトコンドリア / タンパク質輸送 / 酵母 / 光架橋 / 膜透過装置 / unnatural amino acid
研究概要

ミトコンドリアタンパク質の多くは,サイトゾルで前駆体として合成された後,ミトコンドリア外膜と内膜の膜透過装置の働きで,外膜と内膜を通過して,ミトコンドリア内部に移行する。本研究では,部位特異的に光架橋性の非天然アミノ酸(ベンゾイルフェニルアラニン誘導体)を導入した前駆体を用いて,膜透過装置との相互作用の解析を行い,タンパク質のミトコンドリア膜透過の仕組みを明らかにすることをめざした。
サプレッサーtRNA法を用いて,プレ配列を持つ前駆体のプレ配列中の様々な部位に,光反応性の非天然アミノ酸残基を部位特異的に導入したミトコンドリアタンパク質前駆体を系統的に調製した。この前駆体と膜電位を消失させたミトコンドリアをin vitroでインキュベートすることによりミトコンドリア外膜透過反応中間体を生成し,光照射によって架橋反応を行った。架橋産物について,架橋の相手を既知の膜透過装置構成タンパク質に対する抗体による免疫沈降実験により,同定した。以上の解析の結果,プレ配列の外膜透過は,これまで考えられていたような成熟体部分のunfoldingとは共役する必要がないことが明らかになった。続いて,消失させた膜電位を復活させることにより,外膜膜透過反応中間体の内膜通過を促し(チェイスし),これまで論争が続いていたTom22の膜間部ドメインの役割について検討した。その結果,Tom22の膜間部ドメインは,外膜膜透過装置から内膜膜透過装置への前駆体の引き渡しの効率を高めていることが明らかになった。これらの結果は,アミノ酸残基レベルの空間分解能を有する部位特異的光架橋反応を行うことによって初めて解明することができたものである。さらに同様の手法をキャリアタンパク質のミトコンドリア内膜への移行,タンパク質の葉緑体包膜透過の実験系にも適用した。

報告書

(3件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (50件)

  • [文献書誌] T. Kanamori et al.: "Probing the environment along the protein import pathways in yeast mitochondria by site-specific photocrosslinking"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94. 485-490 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Sugita et al.: "Organization of a large gene cluster encoding rbosomal proteins in the cyanobacterium Synechococcus sp, strain PCC6301 : comparison of gene clusters among cyanobacteria, …"Gene. 195. 73-79 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Nishikawa and T. Endo: "The yeast JEM1p is a DnaJ-like protein of the endoplasmic reticulum membrane required for nuclear fusion"J. Biol. Chem.. 272. 12889-12982 (1997)

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  • [文献書誌] J. Iwahashi et al.: "Analysis of the functional domain of the rat liver mitochondrial import receptor Tom20"J. Biol. Chem.. 272. 18467-18472 (1997)

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  • [文献書誌] 遠藤斗志也ら: "ミトコンドリアへのターゲティングと膜透過"細胞工学. 6. 1275-1281 (1997)

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  • [文献書誌] S. Nishikawa and T. Endo: "Reinvestigation of the functions of the hydrophobic segment of Jem1p, a yeast endoplasmic reticulum membrane protein mediating nuclear fusion"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 244. 785-789 (1998)

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  • [文献書誌] 野原哲也,遠藤斗志也: "in vitro転写・翻訳系を用いたタンパク質合成"細胞工学別冊. 9. 37-45 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Oka et al.: "Loss of hsp70-hsp40 chaperone activity causes abnormal nuclear distribution and aberrant microtubule formation in M-phase of Saccharomyces cerevisiae"J. Biol. Chem.. 273. 29727-29737 (1998)

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  • [文献書誌] Y. Kubo et al.: "Two distinct mechanisms opeartein reactivation of heat-denatured proteins by the mitochondrial Hsp70/Mdj1p/Yge1p chaperone system"J. Mol. Biol.. 286. 447-464 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Yoshida et al.: "Dynamics and regulation of the stress response : meeting report onthe stress response snd molecular chaperones from Kyoto"Cell Stress & Chaperones. 4. 66-74 (1999)

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  • [文献書誌] T. Kanamori et al.: "Uncoupling of transfer of the presequence and unfolding of the mature domain in precursor translocation across the mitochondrial outer membrane"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 3634-3639 (1999)

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  • [文献書誌] M. Esaki et al.: "Two distinct mechanisms drive protein translocation across the mitochondrial outer membrane in the late step of the cytochrome b_2 import pathway"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 11770-11775 (1999)

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  • [文献書誌] T. Asai et al.: "Sec-dependent pathway and ΔpH-dependent pathway do not share a common translocation pore in thylakoidal protein transport"J. Biol. Chem.. 274. 20075-20078 (1999)

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  • [文献書誌] 吉久 徹,遠藤斗志也: "葉緑体への蛋白質輸送"蛋白質核酸酵素. 45. 139-146 (2000)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Abe et al.: "Structural basis of presequece recognition by the mitochondrial protein import receptor Tom20"Cell. 100. 551-560 (2000)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Endo(分担執筆): "Assembly of thylakoid membrane proteins in chloroplasts"Membrane Proteins : Structure, Function and Expression Control.(N. Hamasaki and K. Mihara eds) Kyushu University Press / S. Karger AG, Fukuoka / Basel. 191-197 (1997)

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  • [文献書誌] T. Endo(分担執筆): "Molecular Chaperones in Proteins : Structure, Function, and Mode of Action (A. Fink and Y. Goto, eds) Marcel Dekker, Inc. New York"Roles of molecular chaperones in mitochondrial protein import. 435-466 (1997)

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  • [文献書誌] 西川周一,遠藤斗志也(分担執筆): "酵母ラボマニュアル:酵母分子細胞生物学実験法(山本正幸,大矢禎一編)シュプリンgガーフェアラーク(東京)"オルガネラの機能解析:ミトコンドリア. 191-211 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 西川周一,遠藤斗志也(分担執筆): "新版 微生物学実験法(大和田紘一,黒岩常祥,杉村純多,高橋秀夫,徳田 元,渡辺 信編)高段者サイエンティフィック(東京)"酵母の細胞内構造体の調製法. 121-125 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 遠藤斗志也(分担執筆): "細胞内物質輸送のダイナミズム(米田悦啓,中野明彦編)シュプリンガーフェアラーク東京"葉緑体への輸送. 65-73 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 西川周一,遠藤斗志也(分担執筆): "生物化学実験法シリーズ(江尻慎一郎,平 秀晴,堤 賢一,志村憲介編)学会出版センター"無細胞蛋白質生合成系:蛋白質生産システム. 257-264 (2000)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kanamori et al.: "Probing the environment along the protein import pathways in yeast mitichondria by site-specific photocrosslinking"Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.. 94. 485-490 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Sugita rt al.: "Organization of a large gene cluster encoding ribosomal proteins in the cyanobacterium Synechococcus sp. strain PCC6301"Gene. 195. 73-79 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Endo et al.: "Mitochondrial protein targeting and translocation across the membranes"Cell Tchnology. 16 (In Japanese). 1275-1281 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Iwahashi et al.: "Analysis of the functional domain of the rat liver mitochondrial import receptor Tom20"J. Biol. Chem.. 272. 18467-18472 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Nishikawa and T. Endo: "The yeast JEMlp is a DnaJ-like protein of the endoplasmic reticulum membrane required for nuclear fusion"J. Biol. Chem. 272. 12889-12892 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Nishikawa and T. Endo: "Reinvestigation of the functions of the hydrophobic segment of Jemlp, a yeast endoplasmic reticulum membrane protein mediating nuclear fusion"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 244. 785-789 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Oka et al.: "Loss of hsp70-hsp70 chaperone activity causes abnormal nuclear distribution and abberrant microtubule formation in M-phase of Saccharomyces cerevisiae"J. Biol. Chem.. 273. 29727-29737 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Kubo et al.: "Two distinct mechanisms operate in reactivation of heat-denatured proteins by the mitochondrial Hsp70/Mdjlp/Ygelp chaperone system"J. Mol. Biol.. 286. 447-464 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kanamori et al.: "Uncoupling of transfer of the presequence and unfolding of the mature domain in precursor translocation across the mitochondrial membrane"Proc. Natl. Acad Sci. USA. 96. 3634-3639 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Asai et al.: "Sec-dependent pathway and ΔpH-dependent pathway do not share common translocation pore in thylakoidal protein transport"J. Biol. Chem. 274. 20075-20078 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Yoshida et al.: "Dynamics and rgulation of the stress response : meeting report on the stress response and mlecular chaperones from Kyoto"Cell Stress & Chaperones. 4. 66-74 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Esaki et al.: "Two distinct mechanisms drive protein translocation across the mitochondrial outer membrane in the late step of the cytochrome bィイD22ィエD2 import pathway"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 11770-11775 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Yoshihisaand T. Endo: "Choroplast protein import"PNE. 45 (in Japanese). 139-146 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Abe et al.: "Structural basis of presequence recognition by the mitochondrial import receptor Tom20"Cell. 100. 551-560 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. endo: "Roles of molecular chaperones in mitochondrial protein import"Molecular Chaperones in Proteins : Structure, Function, and Mode of Action, A. Fink and Y. Goto, eds. (New York : Marcel Dekker, Inc.). 435-466 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Endo: "Assembly of thylakoid membrane proteins in chloroplasts"Membrane Proteins : Structure, Function and Expression Control, N. Hamasaki and K. Mihara, eds. (Basel : Karger). 191-197 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kanamori et al.: "Uncoupling of transfer of the presequence and unfolding of the mature domain in precursor translocation across the mitochondrial outer membarne." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 96(in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kubo et al.: "Two distinct mechanisms operate in the reactivation of heat-denatured proteins by the mitochondrial Hsp70/Mdjlp/Ygelp chaperone system." J.Mol.Biol.286. 447-464 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Oka et al.: "Loss of hsp70-hsp40 chaperone activity causes abnormal nuclear distribution and aberrant microtubule formation in M-phase of Saccharomyces cerevisiae" J.Biol.Chem.273. 29727-29737 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nishikawa and T.Endo: "Reinvestigation of the functions of the hydrophobic segment of Jemlp,a yeast endoplasmic reticulum membrane protein mediating nuclear fusion" Biochem.Biophys.Res.Commun.244. 785-789 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nohara et al.(分担執筆): "Proceedings of the XIth International Congress on Photosynthesis(G.Gerab and J.Pusztai,eds.)(in press)" Cloning and characterization of chloroplast SecY proteins, (1999)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 西川周一,遠藤斗志也(分担執筆): "新版 微生物学実験法 (大和田紘一,黒岩常祥,杉山純多,高橋秀夫,徳田 元,渡辺 信,eds.)(印刷中)" 酵母の細胞内構造体の調製法, (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanamori et al.: "Probing the environment along the protein import pathways in yeast mitochondria by site-specific photocrosslinking." Proc.Natl.Acad.Sci USA. 94. 485-490 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nishikawa and T.Endo: "The yeast JEM1p is a DnaJ-like protein of the endoplasmic reticulum membrane required for nuclear fusion." J.Biol.Chem.272. 12889-12982 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Iwahashi et al.: "Analysis of the functional domain of the rat liver mitochondrial import receptor Tom20" J.Biol.Chem.272. 18467-18472 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤 斗志也 ら: "ミトコンドリアへのターゲティングと膜透過" 細胞工学. 6. 1275-1281 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nishikawa and T.Endo: "Reinvestigation of the functions of the hydrophobic segment of Jemlp,a yeast endoplasmic reticulum membrane protein mediating nuclear fusion." Biochem.Biophys.Res.Commun.(in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Endo(分担執筆): "Membrane Proteins:Structure,Function and Expression Control.(N.Hamasaki and K.Mihara eds) Kyushu University Press/S.Karger AG,Fukuoka/Basel" Assembly of thylakoid membrane proteins in chloroplasts., 191-197 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Endo(分担執筆): "Molecular Chaperones in Proteins:Structure,Function,and Mode of Action(A.Fink and Y.Goto,eds)Marcel Dekker,Inc.New York" Roles of molecular chaperones in mitochondrial protein import., 435-466 (1997)

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      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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