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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を基盤として、ゲノムにコードされる全ての膜タンパク質について、これらの正確な情報を与えることを目的とする。本年は特にN-末端がオルガネラ内腔側・C-末端側が細胞質側という、いわゆる『SA-I』トポロジーを形成している膜タンパク質の小胞体とミトコンドリアへの特異的・選別的標的化情報の確定と、SA-I膜トポロジーを規定する配列情報の解明に焦点をあてた。【1】N-末端に膜アンカー配列を有しSA-Iトポロジーを示すTom20は、ミトコンドリア外膜に存在する。このSA-I膜タンパク質のミトコンドリアへの特異的標的化には、やや低い(小胞体指向性配列ほどは高くはない)疎水性度の膜結合配列と、その直後5残基以内の総電荷が正、という特性が必要十分であることを明らかにした。さらに、膜結合領域の『高い疎水性』は小胞体へ向けた『優性のシグナル』となることを示した。【2】小胞体のSA-I膜タンパク質について、トポロジー形成過程の詳細な検討を行ない、小胞体への標的化やN-末端ドメインの膜透過は合成の極めて初期に、すなわち『完全にCo-translationalに』進行することや、N-末端ドメインの膜透過には疎水性セグメントの直前の『ターン形成傾向』の高いアミノ酸残基及び疎水性セグメント直後の正荷電アミノ酸残基が必須なことを明らかにした。【3】カルボキシル末端に膜アンカー配列を有する『C-アンカー膜タンパク質』については、ミトコンドリア外膜のTom5について、局在性規定配列を詳細に検討した。配列特性のみならず二次構造レベルの認識の重要性も明らかになりつつある。
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