大腸菌タンパク質膜挿入因子の改良による機能的膜タンパク質大量生産システムの構築

• 研究課題/領域番号: 16K15083
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 西山 賢一 岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)
• 連携研究者: 島本 啓子 公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所, 主幹研究員 (70235638)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 膜タンパク質 / タンパク質膜挿入 / MPIase / 糖脂質酵素 / CdsA / バイオテクノロジー

研究成果の概要

大腸菌におけるタンパク質膜挿入反応は、SRPやSecYEG等のタンパク質因子に加え、糖脂質MPIaseが必須であるCdsAは、大腸菌におけるリン脂質質生合成とMPIase生合成の２つの反応に関与していることを示した。CdsAを欠損するとMPIaseが激減しCdsAを過剰発現するとMPIaseが増加したため、CdsAはMPIase生合成の律速段階を触媒することが明らかとなった。CdsAによるMPIaseの過剰発現とSecYEGやSRP、YidCの過剰発現を同時に達成した。この株ではF0cをはじめいくつかの膜タンパク質の過剰生産が確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Cholesterol blocks spontaneous insertion of membrane proteins into liposomes of phosphatidylcholine (2018)
  • 著者名/発表者名: Shota Nakamura, Sonomi Suzuki, Hiroaki Saito and Ken-ichi Nishiyama
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 163 号: 4 ページ: 313-319
  • DOI: 10.1093/jb/mvx083
  • NAID: 40021524045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular dynamics study of binary POPC bilayers: molecular condensing effects on membrane structure and dynamics (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Saito, Tetsuya Morishita, Taku Mizukami, Ken-ichi Nishiyama, Kazutomo Kawaguchi, Hidemi Nagao
  • 雑誌名: J Physics 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane insertion of F0 c subunit of F0F1 ATPase depends on glycolipozyme MPIase and is stimulated by YidC (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, H., Sasaki, M., Nishiyama, K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 487 号: 2 ページ: 477-482
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.04.095
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] タンパク質の膜挿入反応と温度依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山賢一
  • 雑誌名: 温度生物学ハンドブック（新学術領域「温度生物学」編） 巻: 1 ページ: 16-16
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] タンパク質膜挿入・膜透過に関与する多機能性糖脂質MPIase (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山賢一
  • 雑誌名: 生化学 巻: 88 号: 6 ページ: 744-747
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2016.880744
  • NAID: 40021054331
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2016-12-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel translocation intermediate allows re-evaluation of roles of ATP, proton motive force and SecG at the late stage of preprotein translocation (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K. and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Gene. Cells 巻: ２１ 号: 12 ページ: 1353-1364
  • DOI: 10.1111/gtc.12447
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIaseの低温センシングによる発現誘導機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西山賢一
  • 学会等名: 新学術領域研究「温度生物学」第５回領域会議（東京大学薬学部）
  • 招待講演
• [学会発表] FLAGタグ融合OmpAを用いた、真核細胞への吸着性をもつ大腸菌の構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 優、福家 浩斗、西山 賢一
  • 学会等名: デザイン生命工学研究会第３回大会（今帰仁村コミュニティーセンターホール、沖縄県・今帰仁村）
• [学会発表] Membrane insertion of F0 c subunit of F0F1 ATPase depends on glycolipozyme MPIase and is stimulated by YidC (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, H., Sasaki, M, Nishiyama, K.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Protein Transport Across Cell Membranes. (Hotel Galvez, Galveston, TX, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] CdsA is involved in biosynthesis of MPIase essential for membrane protein integration in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: Sawasato, K., Sato, R., Nishikawa, H., Iimura, N., Kamemoto, Y., Fujikawa, K., Yamaguchi, T., Kuruma, Y., Tamura, Y., Endo, T., Ueda, T., Shimamoto, K., Nishiyama, K.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Protein Transport Across Cell Membranes. (Hotel Galvez, Galveston, TX, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] 大腸菌膜タンパク質の膜挿入機構解明に向けた糖脂質MPIase部分構造の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤川紘樹、西山賢一、島本啓子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] 化学合成標品を用いたタンパク質膜挿入に関与する糖脂質酵素MPIaseの構造と機能の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田汐里、藤川紘樹、島本啓子、西山賢一
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] Ochrobactrum sp. AIU 033由来アルコール酸化酵素の高機能化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松村健児、山田美和、西山賢一、下飯仁、礒部公安
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIaseの低温センシングによる発現誘導機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山賢一
  • 学会等名: 新学術領域研究「温度生物学」第３回領域会議
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県・岡崎市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] 低温センシングによるタンパク質膜挿入・透過反応関与する糖脂質酵素 MPIase の発現誘導機構解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沢里克宏、鈴木苑実、西山賢一
  • 学会等名: 第2回温度生物学若手の会
  • 発表場所: ホテル東海園（愛知県・蒲郡市）
  • 年月日: 2017-01-18
• [学会発表] タンパク質膜挿入反応に必須の糖脂質酵素MPIase（Membrane Protein Integrase）発現誘導機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木苑実、西山賢一
  • 学会等名: 第2回温度生物学若手の会
  • 発表場所: ホテル東海園（愛知県・蒲郡市）
  • 年月日: 2017-01-18
• [学会発表] F0F1-ATPase c サブユニット（F0c）の膜挿入は糖脂質酵素MPIase に依存し、YidC により促進される (2017)
  • 著者名/発表者名: 西川 華子、佐々木 優、西山 賢一
  • 学会等名: 第14回21世紀大腸菌研究会（KKRホテル熱海、静岡県・熱海市）
• [学会発表] タンパク質膜挿入反応に必須の糖脂質酵素MPIase の低温下おける発現誘導機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沢里 克宏、鈴木 苑実、西山 賢一
  • 学会等名: 第14回21世紀大腸菌研究会（KKRホテル熱海、静岡県・熱海市）
• [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIaseの低温センシングによる発現誘導機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沢里 克宏、西川 華子、西山 賢一
  • 学会等名: 平成29年度 文部科学省 新学術領域研究 「温度生物学」第４回領域会議（京都大学芝蘭会館、京都市）
• [学会発表] タンパク質膜挿入に関与する糖脂質MPIaseはTAT（Twin-Arginine Translocation）膜透過にも必須の因子である (2017)
  • 著者名/発表者名: 西川 華子、西山 賢一
  • 学会等名: 平成29年度 文部科学省 新学術領域研究 「温度生物学」第４回領域会議（京都大学芝蘭会館、京都市）
• [学会発表] MPIase生合成酵素CdsA、YnbBの低温下における発現誘導機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沢里 克宏、西山 賢一
  • 学会等名: 平成29年度 文部科学省 新学術領域研究 「温度生物学」第４回領域会議（京都大学芝蘭会館、京都市）
• [学会発表] タンパク質膜挿入反応に関与する糖脂質酵素MPIaseの部分化学合成標品を用いた構造と機能の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 苑実、藤川 絋樹、島本 啓子、西山 賢一
  • 学会等名: 第12回 無細胞生命科学研究会（東京大学柏キャンパス図書館、千葉県・柏市）
• [学会発表] タンパク質膜挿入に関与する糖脂質MPIaseは TAT（Twin-Arginine Translocation）膜透過にも必須である (2017)
  • 著者名/発表者名: 西川 華子、沢里 克宏、山田 美和、菊池 慶実、西山 賢一
  • 学会等名: 第12回 無細胞生命科学研究会（東京大学柏キャンパス図書館、千葉県・柏市）
• [学会発表] 大腸菌におけるタンパク質膜挿入は糖脂質酵素MPIaseに依存し、YidCによって促進される (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 優、松林 英明、車 ゆうてつ、上田 卓也、西山 賢一
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（神戸国際展示場、神戸市）
• [学会発表] タンパク質膜挿入反応に関与する糖脂質酵素MPIaseは生育に必須である (2017)
  • 著者名/発表者名: 沢里 克宏、佐藤 諒、西川 華子、飯村 直樹、藤川 鉱樹、山口 敏幸、車 ゆうてつ、田村 康、遠藤 斗志也、上田 卓也、島本 啓子、西山 賢一
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（神戸国際展示場、神戸市）
• [学会発表] F0F1-ATPase cサブユニット（F0-c）の膜挿入の再構成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西川華子、佐々木優、西山賢一
  • 学会等名: デザイン生命工学研究会第2回大会
  • 発表場所: 神戸大学統合研究拠点（兵庫県・神戸市）
• [学会発表] タンパク質膜挿入反応に関与する糖脂質酵素MPIase (Membrane Protein Integrase) の生物種間における普遍性の検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沢里克宏、飯村直紀、田村康、西山賢一
  • 学会等名: デザイン生命工学研究会第2回大会
  • 発表場所: 神戸大学統合研究拠点（兵庫県・神戸市）
• [学会発表] in vivo analysis of MPIase (Membrane Protein Integrase) involved in protein integration and translocation (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Sawasato, Ryo Sato, Michael Moser, Yasushi Tamura, Tshiya Endo, and Ken-ichi Nishiyama
  • 学会等名: Conference on Protein Secretion in Bacteria, Zing Conferences
  • 発表場所: Florida (USA)
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] F0F1-ATPase c サブユニット（F0-c）の膜挿入の再構成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西川 華子、西山 賢一
  • 学会等名: 第11回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手県・雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIase 生合成に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 諒、 澤里 克宏、 藤川 紘樹、山口 敏幸、 Moser Michael、 島本 啓子、西山 賢一
  • 学会等名: 第11回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手県・雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] 再構成系を用いたタンパク質膜挿入機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 優、松林 英明、車 兪澈、上田 卓也、西山 賢一
  • 学会等名: 第11回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手県・雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] タンパク膜挿入反応・膜透過反応に関与する糖脂質MPIase (Membrane Protein Integrase) のin vivoにおける機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沢里 克宏、佐藤 諒、Michael Moser、田村 康、遠藤 斗志也、西山 賢一
  • 学会等名: 第11回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手県・雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] 生体膜における自発的タンパク質膜挿入抑制機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 匠汰、斎藤 大明、西山 賢一
  • 学会等名: 第11回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手県・雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質酵素MPIase発現誘導機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 苑実、沢里 克宏、西山 賢一
  • 学会等名: 第11回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手県・雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] 無細胞系を基盤とした人工細胞構築のための脂質合成代謝系の実装 (2016)
  • 著者名/発表者名: 車 兪澈、藤見 麻衣、笠間 健嗣、松林 英明、上田 卓也、西山賢一
  • 学会等名: 第11回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手県・雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] タンパク質膜挿入阻害による糖脂質酵素MPIase発現誘導機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木苑実、沢里克宏、西山賢一
  • 学会等名: 第89回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] 低温センシングによるタンパク質膜挿入反応に必須な糖脂質酵素MPIase (Membrane Protein Integrase) の発現誘導機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沢里克宏、鈴木苑実、西山賢一
  • 学会等名: 平成28年度 新学術領域研究「温度生物学」第１回若手の会
  • 発表場所: 北海道大学薬学部（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-06-29
• [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIaseの低温センシングによる発現誘導機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山賢一
  • 学会等名: 平成28年度 文部科学省 新学術領域研究 「温度生物学」第２回領域会議
  • 発表場所: 札幌市教育文化会館（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-06-28
• [学会発表] タンパク質膜挿入反応に関与する糖脂質酵素MPIase (Membrane Protein Integrase) のin vivoにおける機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沢里克宏、Michael Moser、佐藤 諒、田村 康、遠藤斗志也、西山賢一
  • 学会等名: 第13回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: グリーンピア南阿蘇（熊本県・南阿蘇村）
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] F0F1-ATPase c サブユニット（F0-c）の膜挿入機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西川華子、西山賢一
  • 学会等名: 第13回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: グリーンピア南阿蘇（熊本県・南阿蘇村）
  • 年月日: 2016-06-02
• [備考] 岩手大学農学部応用生物化学科分子生物学研究室
  • URL: http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/
• [備考] Welcome to Nishiyama Lab!
  • URL: http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/
• [備考] 分子生物学研究室
  • URL: http://www.agr.iwate-u.ac.jp/lab/%e5%88%86%e5%ad%90%e7%94%9f%e7%89%a9%e5%ad%a6%e7%a0%94%e7%a9%b6%e5%ae%a4/