Msp1によるオルガネラ間コンタクトを介したタンパク質交通の校正

• 研究領域: 細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読
• 研究課題/領域番号: 20H04912
• 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: 京都産業大学
• 研究代表者: 遠藤 斗志也 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (70152014)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2020年度)
• 配分額: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: ミトコンドリア / ER / Msp1 / AAA-ATPアーゼ / 配送の校正 / テイルアンカー型膜タンパク質 / ER-ミトコンドリアコンタクト / 誤配送の校正 / ERMES

研究開始時の研究の概要

われわれはミトコンドリア外膜のAAA-ATPアーゼのMsp1が外膜に誤配送された膜タンパク質の校正を行うことを見出した。そこで，校正の対象となる誤配送されたタンパク質や，配送のやり直しにどのくらい一般性があるのかを明らかにし，校正に伴うタンパク質のオルガネラ間移動がオルガネラ間コンタクト部位を介して起こるかどうかを検証する。様々な機能が提案されているオルガネラ間コンタクトの機能に，タンパク質の移動という新たな働きが付け加わることで，本領域の主題であるオルガネラゾーンに注目したオルガネラバイオロジーが大きく広がることが期待される。

研究実績の概要

われわれは，ミトコンドリア外膜のAAA-ATPアーゼのMsp1が外膜に誤配送されたテイルアンカー型膜タンパク質（TAタンパク質）の配送の校正を行うことを見出した。そこで，校正の対象となる誤配送されたタンパク質や，配送のやり直しにどのくらい一般性があるのかを明らかにし，校正に伴うタンパク質のオルガネラ間移動がオルガネラ間コンタクト部位を介して起こるかどうかを明らかにすることをめざした。様々な機能が提案されているオルガネラ間コンタクトの機能に，タンパク質の移動という新たな働きが付け加わることで，本領域の主題であるオルガネラゾーンに注目したオルガネラバイオロジーが大きく広がることが期待される。
今年度は，Msp1によってミトコンドリア外膜から引き抜かれた誤配送TAタンパク質が，ミトコンドリア外膜から ER膜に移動する機構の詳細に解析するために，蛍光顕微鏡を用いたタイムラプス観察実験系をセットアップした。ペルオキシソームからミトコンドリアに誤配送されるモデル基質としてPex15Δ30にGFPを融合させたGFP-Pex15Δ30を用いた。このタンパク質を薬剤誘導的に一時的に発現させ，その分解をDoa10欠損により抑制した。次に，Msp1の発現をガラクトース誘導型プロモータ等でオンにしたときの基質の移動を，蛍光顕微鏡（DeltaVision）でモニターした。このタイムラプス観察実験系で，Msp1によるPex15Δ30のミトコンドリアからERへの移行をリアルタイムで追跡できることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Freiburg(ドイツ)
• [雑誌論文] Mitochondrial sorting and assembly machinery operates by β-barrel switching (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeda H, Tsutsumi A, Nishizawa T, Lindau C, Busto JV, Wenz LS, Ellenrieder L, Imai K, Straub SP, Mossmann W, Qiu J, Yamamori Y, Tomii K, Suzuki J, Murata T, Ogasawara S, Nureki O, Becker T, Pfanner N, Wiedemann N, Kikkawa M, Endo T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 590(7844) 号: 7844 ページ: 163-169
  • DOI: 10.1038/s41586-020-03113-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural snapshot of the mitochondrial protein import gate (2021)
  • 著者名/発表者名: Araiso Y, Imai K, Endo T
  • 雑誌名: FEBS J 巻: - 号: 18 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1111/febs.15661
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Organelle membrane-specific chemical labeling and dynamic imaging in living cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomonori Tamura, Alma Fujisawa, Masaki Tsuchiya, Yuying Shen, Kohjiro Nagao, Shin Kawano, Yasushi Tamura, Toshiya Endo, Masato Umeda, Itaru Hamachi
  • 雑誌名: Nature chemical biology 巻: 16 号: 12 ページ: 1361-1367
  • DOI: 10.1038/s41589-020-00651-z
  • NAID: 120006898122
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lipid homeostasis in mitochondria. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Tamura, Shin Kawano, Toshiya Endo
  • 雑誌名: Biological chemistry 巻: 401 号: 6-7 ページ: 821-833
  • DOI: 10.1515/hsz-2020-0121
  • 査読あり