ビブリオ菌における新生鎖機能を介したタンパク質膜透過の制御

• 研究領域: 新生鎖の生物学
• 研究課題/領域番号: 15H01532
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 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: 秋山 芳展 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (10192460)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 翻訳停止 / リボソーム / 新生鎖 / ビブリオ菌 / SecDF / タンパク質 / 翻訳 / 細菌 / VemP

研究実績の概要

VemP (Vibrio protein export monitoring polypeptide)は、159アミノ酸残基からなる分泌タンパク質であり、N末端にシグナル配列を、C末端にビブリオ属細菌間で高度に保存された領域を持つ。VemPは、ビブリオ菌のタンパク質膜透過能を自身の膜透過能としてモニターし、膜透過不全時には、C末端近傍で自身の翻訳を安定に低下させ、下流のsecDF2遺伝子の発現を上昇する役割を持つ。VemPの翻訳停止は、C末端保存領域とリボソームトンネル内壁との特異的な相互作用により生じ、この相互作用にはC末端保存領域内の多数のアミノ酸残基の関与が示唆されていたが、詳細な分子機構については未だ不明であった。
本年度は、VemP C末端保存領域の翻訳停止における役割を明らかにするために、翻訳停止の状態を酵素活性として評価できるdelta ss-vemP'-lacZレポーター系を構築し、実験系の有用性を確認した。このシステムを用いて、C末端保存領域２０アミノ酸残基を対象とした網羅的・系統的な変異解析を行い、各アミノ酸残基の翻訳停止における役割を検討した。その結果、ほぼ全ての置換を容認しない極めて重要なアミノ酸残基の存在を明らかにすると共に、この領域が二次構造を形成している可能性を強く示唆する結果を得た。この領域が仮にαヘリックス構造を形成していると仮定すると、このC末端保存領域は、強い両親媒性の特徴を持ち、翻訳停止に必須のアミノ酸残基は疎水性面に集中しているという明確な特徴が見られた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Biochemical Characterization of Function and Structure of RseP, an Escherichia coli S2P Protease (2017)
  • 著者名/発表者名: Hizukuri, Y. , Akiyama, K. and Akiyama, Y.
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 584 ページ: 1-33
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2016.09.044
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Involvement of a conserved GFG motif region in substrate binding by RseP, an Escherichia coli S2P protease (2017)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, K., Hiuzkuri, Y. and Akiyama, Y.
  • 雑誌名: Molecular Microbiology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 737-751
  • DOI: 10.1111/mmi.13659
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel SRP recognition sequence in the homeostatic control region od heat shock transcription factor sigma 32 (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, R., Yura, T., Suzuki, T. Dohmae, N., Mori, H. and Akiyama, Y.
  • 雑誌名: Scientfic reports 巻: 6 号: 1 ページ: 24147-24147
  • DOI: 10.1038/srep24147
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Kojima, S., Homma, M., Ito, K., Akiyama, Y. and Mori, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 112 号: 40
  • DOI: 10.1073/pnas.1513001112
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of the membrane-reentrant β-hairpin-like loop of RseP protease in selective substrate cleavage (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Akiyama, Shinya Mizuno, Yohei Hizukuri, Hiroyuki Mori, Terukazu Nogi, Yoshinori Akiyama
  • 雑誌名: eLife 巻: 4
  • DOI: 10.7554/elife.08928
  • NAID: 120005712942
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Regulation of E. coli heat shock response regulator sigma 32 via SRP protein targeting pathway (2016)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, Y.
  • 学会等名: 23rd East Asia Joint Symposium / 15th Cross-Strait Symposium on Biochemical Research / 13th Symposium of the Frontiers of Biomedical Sciences
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2016-10-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ishii, E., Chiba, S., Sakashita, S., Ito, K. & Akiyama, Y.
  • 学会等名: NASCENT CHAIN BIOLOGY
  • 発表場所: 山梨
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Environmental adaptation of marine Vibrio by nascent chain-mediated remodeling of protein export machinery. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mori, H.
  • 学会等名: RNA2016 satellite-symposium “Nascent biology and Ribosome functions”
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Kojima, S., Homma, M., Ito, K. and Akiyama, Y.
  • 学会等名: BMB2015 (第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会) Symposium “Nascent chains: the ribosome as a hub for protein quality control”
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演