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タンパク質膜挿入に必須の糖脂質MPIaseとその標的タンパク質との相互作用解析

公募研究

研究領域天然物ケミカルバイオロジー:分子標的と活性制御
研究課題/領域番号 24102503
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 理工系
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)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードタンパク質膜挿入 / 糖脂質酵素 / MPIase / タンパク質膜透過 / SecYEG / SRP / SecGの反転 / 糖脂質
研究概要

膜タンパク質の膜挿入や分泌タンパク質の膜透過を司る分子機構は、根本的な部分ではすべての生物において保存されている。タンパク質膜透過チャンネルSecYEG はタンパク質膜挿入、膜透過のどちらにおいても中心的役割を果たす。タンパク質膜透過・膜挿入機構の詳細を明らかにするため、再構成系を構築して検証したところ、分子量約7kDaの糖脂質が反応に必須であることを見出し、MPIaseと命名し、その構造-機能相関関係を研究した。その結果、MPIaseは基質膜タンパク質と直接相互作用し、膜挿入反応を触媒すること、膜透過チャンネルSecYEGと相互作用し、SecYEGの2量体構造を変化させることを発見した。すなわち、基質膜タンパク質とSecYEGはMPIaseのリガンドであることを示した。
タンパク質膜挿入はそのその生合成に共役して進行するが、脂質部分を欠く可溶性のMPIase誘導体は膜タンパク質合成時に共存させておくと、膜タンパク質と可溶性の複合体を形成した。この複合体は膜挿入活性を保持していることから、MPIaseは膜タンパク質用のシャペロン活性をもっていると言える。MPIaseを酢酸処理し、リン酸を除去すると膜タンパク質と相互作用しなくなったことから、MPIaseのリン酸基はこの相互作用に必須であることが判明した。
SecYEGのSecGサブユニットは膜を2回貫通するタンパク質であり、膜透過反応に共役して配向性の反転ー回復サイクルを繰り返すことを見出しているが、このSecGサイクルにはMPIaseが必須であった。MPIaseによりSecYEGの2量体構造が変化し、その結果SecGの反転が可能となるため膜透過活性が著しく促進されることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Structural basis for Sec-independent membrane protein insertion by YidC2014

    • 著者名/発表者名
      Kumazaki, K (Nishiyama, K)
    • 雑誌名

      Nature

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 膜タンパク質の鍵は糖脂質にありーすべての生体膜挿入に必要な因子を求めて2013

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 雑誌名

      月刊化学

      巻: 68 ページ: 30-34

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Glycolipozyme MPIase is essential for topology inversion of SecG during preprotein translocation2012

    • 著者名/発表者名
      Moser, M., Nagamori, S., Huber, M., Tokuda, H., Nishiyama, K.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: (in press) 号: 24 ページ: 9734-9739

    • DOI

      10.1073/pnas.1303160110

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple SecA molecules drive protein translocation across a single translocon with SecG inversion2012

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, K (Morita, K)
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 287 ページ: 455-464

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MPIase is a glycolipozyme essential for membrane protein integration2012

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, K., Maeda,M., Yanagisawa,K., Nagase, R., Komura, H., Iwashita, T., Yamagaki, T., Kusumoto, S., Tokuda, H., Shimamoto, K.
    • 雑誌名

      Nat. Commun

      巻: 3 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/ncomms2267

    • NAID

      120007179832

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] タンパク質膜透過・膜挿入に関与する糖脂質酵素MPIaseの構造と機能2013

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 糖脂質酵素MPIaseはタンパク質膜透過反応においてSecGの配向性反転に必須である2013

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      ラフォーレ修善寺(伊豆)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 糖脂質酵素MPIaseはタンパク質膜透過反応においてSecGの配向性反転に必須である2013

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      生化学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIase がタンパク質膜透過反応に及ぼす役割2013

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      無細胞生命科学研究会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] MPIase (Membrane Protein Integrase), a Glycolipozyme Involved in Protein Integration into and Preprotein Translocation across Membranes2013

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, K
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products:Target ID and Regulation of Bioactivity
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大腸菌のタンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素(Glycolipozyme) MPIaseの構造と機能2013

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      日本農芸化学会2013年度大会 シンポジウム「グラム陰性細菌細胞表層構造の形成機構とバイオテクノロジー」
    • 発表場所
      宮城県仙台市、東北大学川内北キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] MPIase as a glycolipozyme essential for membrane protein integration2012

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Nishiyama
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Bacterial Cell Surface
    • 発表場所
      Mount Snow Resort, Wset Dover, VT, USA
    • 年月日
      2012-06-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質MPIaseとその標的タンパク質との相互作用解析2012

    • 著者名/発表者名
      Michael Moser(西山賢一)
    • 学会等名
      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京都、東京大学弥生講堂
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIaseの構造と機能2012

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      第9回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      滋賀県長浜市、長浜ロイヤルホテル
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] MPIase, a novel glycolipozyme, is essential for topology inversion of SecG2012

    • 著者名/発表者名
      Michael Moser (Nishiyama, K)
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity
    • 発表場所
      京都市、京都センチュリーホテル
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Structure and function of novel glycolipid characterized as membrane protein integrase2012

    • 著者名/発表者名
      Keiko Shimamoto (Nishiyama, K)
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity
    • 発表場所
      京都市、京都センチュリーホテル
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素(Glycolipozyme)MPIase2012

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      第7回 無細胞生命科学研究会プログラム
    • 発表場所
      愛媛県松山市、愛媛大学南加記念ホール
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 岩手大学寒冷バイオ 西山研究室

    • URL

      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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