膜を越えたタンパク質の動きを制御するシステム

• 研究課題/領域番号: 14037231
• 研究種目: 特定領域研究
• 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: 伊藤 維昭 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (90027334)
• 研究分担者: 秋山 芳展 京都大学, ウイルス研究所, 助教授 (10192460) ; 森 博幸 京都大学, ウイルス研究所, 助手 (10243271)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 99,000千円 (直接経費: 99,000千円); 2006年度: 21,000千円 (直接経費: 21,000千円); 2005年度: 21,000千円 (直接経費: 21,000千円); 2004年度: 19,000千円 (直接経費: 19,000千円); 2003年度: 19,000千円 (直接経費: 19,000千円); 2002年度: 19,000千円 (直接経費: 19,000千円)
• キーワード: 蛋白質膜透過 / トランスロコン / SecY / SecA / 翻訳アレスト / プロテアーゼ / ストレスレスポンス / ジスルフィド結合 / 膜蛋白質 / トンスロコン / タンパク質膜透過 / トランスコロン / 蛋白質膜透渦

研究概要

タンパク質が細胞の特定の場所に配置され細胞を形づくる際の、膜を越えた分泌輸送、膜組み込み、局在化、構造形成、分解過程などを司る細胞機構の実体解明を目的とし、膜透過モーターSecAや膜透過チャネル(トランスロコン)SecYEGの構造・機能と制御、膜プロテアーゼによる膜蛋白質品質分解やシグナル伝達制御、ジスルフィド結合導入装置の反応機構と構造解析などの解明を行った。具体的には、高度好熱菌SecAの構造決定、SecAによる膜透過駆動におけるATPのエネルギー変換機構の提唱、SecAとSecYが複数の様式で相互作用することの発見, SecY-SecG, SecY-SecEの近接部位の決定、トランスロコン機能単位の解析、膜タンパク質形成におけるトランスロコンの役割の解析、SecMの翻訳伸長アレスト配列の同定とリボソームトンネルとの相互作用の発見、翻訳伸長アレストをもちいる新たなSecAの機能発現制御機構の発見、FtsH、HtpX並びに関連因子によるによる膜蛋白質分解による品質管理システムの解析、膜内切断プロテアーゼRsePおよびGlpGの反応機構とRsePによるストレス応答制御機構の解明、DsbA-DsbB-ユビキノンシステムの構造決定とジスルフィド結合の創成機構の解明などにおいて多くの新たな知識を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Environments of the active site region of RseP, an E. coli RIP protease, assessed by site-directed cysteine alkylation (2007)
  • 著者名/発表者名: Koide, K., Maegawa, S., Ito, K., Akiyama, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282 ページ: 4553-4560
• [雑誌論文] SecY alterations that impair membrane protein folding and generate a membrane stress. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shimohata, N., Nagamori, S., Akiyama, Y., Kaback, H.R., Ito, K.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 176 ページ: 307-317
• [雑誌論文] Different modes of SecY-SecA interactions revealed by site-directed in vivo photo-crosslinking (2006)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 ページ: 16159-16164
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetically eneoded but non-polypeptide prolyl-tRNA functions in the A-site for SecM-mediated ribosomal stall (2006)
  • 著者名/発表者名: Muto, H., Nakatogawa, H., ItO, K.
  • 雑誌名: Molecular Cell 22 ページ: 245-552
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the DsbB-DsbA complex reveals a mechanism of disulfide bond generation (2006)
  • 著者名/発表者名: Inaba, K., Murakami, S., Suzuki, M., Nakagawa, A., Yamashita, E., Okada, K., Ito, K
  • 雑誌名: Cell 127 ページ: 789-801
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different modes of SecY-SecA in teractions revealed by site-directed in vivo photo-crosslinking. (2006)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 ページ: 16159-16164
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetically encoded but non-polypeptide prolyl-tRNA functions in the A-site for SecM-mediated ribosomal stall. (2006)
  • 著者名/発表者名: Muto, H., Nakatogawa, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Molecular Cell 22 ページ: 245-552
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystal structure of the DsbB-DsbA complex reveals a mechanism of disulfide bond generation. (2006)
  • 著者名/発表者名: Inaba, K., Murakami, S., Suzuki, M., Nakagawa A., Yamashita, E., Okada, K., Ito, K.
  • 雑誌名: Cell 127 ページ: 789-801
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetically encoded but non-polypeptide prolyl-tRNA functions in the A-site for SecM-mediated ribosomal stall (2006)
  • 著者名/発表者名: Muto, H., Nakatogawa, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Molecular Cell 22 ページ: 245-552
• [雑誌論文] Different modes of SecY-SecA interactions revealed by site-directed in vivo photo-crosslinking (2006)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103 ページ: 16159-16164
• [雑誌論文] The long <-helix of SecA is important for the ATPase coupling of translocation (2006)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ito, K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 36249-36256
• [雑誌論文] Critical role of a thiolate-quinone charge transfer complex and its adduct form in de novo disulfide bond generation by DsB (2006)
  • 著者名/発表者名: Kenji Inaba
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103 ページ: 287-292
• [雑誌論文] SecM facilitates translocase function of SecA by localizing its biosynthesis (2005)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Nakatogawa
  • 雑誌名: Genes and Development 19 ページ: 436-444
• [雑誌論文] Proteolytic activity of HtpX, a membrane-bound and stress-controlled protease from E.coli (2005)
  • 著者名/発表者名: Machiko Sakoh
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 33305-33310
• [雑誌論文] Proteolytic action of GlpG, a rhomboid protease in the Escherichia coli cytoplasmic membrane. (2005)
  • 著者名/発表者名: Saki Maegawa
  • 雑誌名: Biochemistry 44 ページ: 13543-13552
• [雑誌論文] Peculiar Properties of DsbA in its Export across the E.coli Cytoplasmic Membrane. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Shimohata
  • 雑誌名: J.Bacteriol 187 ページ: 3997-4004
• [雑誌論文] Reactivities of quinone-free DsbB from Escherichia coli (2005)
  • 著者名/発表者名: Kenji Inaba
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 33035-34044
• [雑誌論文] SecM facilitates translocase function of SecA by localizing its biosynthesis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakatogawa, H., Murakami, A., Mori, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Genes Dev. 19 ページ: 436-444
• [雑誌論文] Peculiar properties of DsbA in its export across the E.coli cytoplasmic membrane. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shimohata, N., Akiyama, Y., Ito K.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. (In press)
• [雑誌論文] Mutation analysis of transmembrane regions 3 and 4 of SecY, a central component of protein translocase (2004)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Shimokawa, N., Satoh, Y., Ito, K.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 186 ページ: 3960-3969
• [雑誌論文] Translation arrest of SecM is essential for the basal and, regulated expression of SecA (2004)
  • 著者名/発表者名: Murakami, A., Nakatogawa, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101 ページ: 12330-12335
• [雑誌論文] FtsH exists as an exceptionally large complex containing HflKC in the plasma membrane of Escherichia coli. (2004)
  • 著者名/発表者名: Saikawa, N., Akiyama, Y., Ito, K.
  • 雑誌名: J.Struct.Biol. 146 ページ: 123-129
• [雑誌論文] RseP (YaeL), an E.coli RIP protease, cleaves transmembrane sequences. (2004)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, Y., Kanehara, K., Ito, K.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 4434-4442
• [雑誌論文] Characterization of menaquinone-dependent disulfide bond formation pathway of Escherichia coli. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., Inaba, K., Ito, K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 47054-47065
• [学会発表] Protein quality control devices in the Escherichia coli plasma membrane. (2006)
  • 著者名/発表者名: 伊藤維昭
  • 学会等名: 20th IUBMB International Congress of Biochem istry and Molecular Biology.
  • 発表場所: 京都国際会議場
  • 年月日: 2006-06-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Protein quality control devices in the Escherichia coli plasma membrane. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ito, K., Shimohata, N., Nagamori, S., Kaback, H. R., Sakoh, M., Chiba, S., Mori, H. Akiyama, Y.
  • 学会等名: 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular Biology. Symposium Quality Control of Proteins and Proteolysis, Abstract
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mori, H., Ito.K.: "Biochemical characterization of a mutationally altered purotein translocase in proton-motive force stimulation f the initiation phase of translocation."J.Bacteriol.. 185. 405-412 (2003)
• [文献書誌] Mori, H., Akiyama, Y., Ito.K: "A SecE mutation that modulates SecY-SecE translocase assembly, Identified as a specific suppressor against SecY defects."J.Bacteriol. 185. 948-956 (2003)
• [文献書誌] Shimokawa, N., Mori.H., Ito.K.: "Importance of transmsmbrane segments in SecY"Mol.Gen.Genomics. 269. 180-187 (2000)
• [文献書誌] Matsuo, E., Mori, H., Ito, K.: "Interfering mutatins provide in vivo evidence that Escherichia coil SecE Functions in multimeric states"Mol.Gen Genomics. 268. 808-815 (2003)
• [文献書誌] Satoh, aaay., Matsumoto, G., Mori, H., Ito, K.: "Nearest neighbor nanlysis of the SecYEG complex. I. Identification of a SecY-SecG interface."Biochemistry. 42. 7434-7441 (2003)
• [文献書誌] Satoh, Y., Mori, H., Ito, K.: "Nearest neighbor analysis of the SecYEG complex. II. Identification of a SecY-SecE cytosolic interface."Biochemistry. 42. 7442-7447 (2003)
• [文献書誌] Mori, H., Tzukazaki, T., Masui, R., Kuramitsu, S., Yokoyama, S., Johnson A., E., Kimura, Y., Aiyama, Y., Ito, K.: "Fluorescence resonance energy transfer analysis of protein translocase ; SecYE from Thermus thermophilus HB8 forms a constitutive oligomer In membranes."J.Bio.Chem.. 278. 14257-14264 (2003)
• [文献書誌] Akiyama, Y., Ito, K.: "Reconstitution of membrane proteolysis by FtsH"J.Bio.Chem.. 278. 18146-18153 (2003)
• [文献書誌] Kanehara, K., Ito, K., Akiyama, Y.: "YaeL proteolysis of RseA is controlled by the PDZ domain of YaeL And a Gin-rich region of RseA"EMBO J.. 22. 6389-6398 (2003)
• [文献書誌] Inaba, K., Takahashi, Y.-h., Ito, K.: "DsbBClicits a red-shift of bound ubiquinone during the catalysis of DsbA oxidation"J.Biol.Chem.. 279. 6761-6768 (2004)
• [文献書誌] Nakatogawa, H., Ito, K.: "Intra-ribosomal regulation of expression and fates of proteins"ChemBiochem. 5. 48-51 (2004)
• [文献書誌] Saikawa, N., Ito, K., Akiyama, Y.: "Identification of glutamic acid 479 as the gluzincin coordinator of zinc in FtsH (HflB)"Biochemistry. 41. 1861-1868 (2002)
• [文献書誌] Nakatogawa, H., Ito, K.: "The ribosomal exit tunnel functions as a discriminating gate"Cell. 108. 629-636 (2002)
• [文献書誌] Chiba, K., Mori, H., Ito, K.: "Roles of the C-terminal end of Sec Y in protein translocation and viability of Escherichia coli"J. Bacteriol.. 184. 2243-2250 (2002)
• [文献書誌] Inaba, K., Ito, K.: "Paradoxical redox properties of DsbB and DsbA in the protein disulfide-introducing reaction cascade"EMBO J.. 21. 2646-2654 (2002)
• [文献書誌] Akiyama, Y.: "Proton-motive force stim ulates the proteolytic actibity of FtsH, a membrane-bound ATP-dependent protease in E.coli"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 8066-8071 (2002)
• [文献書誌] Chiba, S., Akiyama, Y., Ito, K.: "Processive membrane protein degradation by FtsH can be initiated from either end"J. Bacteriol.. 184. 4775-4782 (2002)
• [文献書誌] Shimohata, N., Chiba, S., Saikawa, N., Ito, K., Akiyama, Y.: "The Cpx stress response system of Escherichia coli senses plasma membrane proteins and controls HtpX, a membrane protease with cytosolic active site"Genes Cells. 7. 653-662 (2002)