リン脂質平面膜法によるタンパク質膜透過機構の解析

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05259221
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 平田 肇 姫路工業大学, 理学部, 教授 (40049052)
• キーワード: タンパク質膜透過 / リン脂質平面膜 / チャンネル

研究概要

大腸菌細胞膜におけるタンパク質膜透過に関与するSecA、Y、Eなどの因子がどのような機構で膜透過反応を進行させているか、それが単純な孔(チャンネル)を構成しているのかイオンポンプであるのかまだ不明である。本研究はこれらを明らかにすることを目的に行われた。また、新たに精製された因子SecGの作用機構についても検討を行った。
asolectinによって作製したリン脂質平面膜に、SecY/E大量発現株の細胞膜をオクチルグルコシドで可溶化した標品を直接挿入法でcis側から再構成し、SecY/Eチャンネルの性質を解析したところ、次のような結果が得られた。
1.SecY/Eチャンネルは約250pSのコンダクタンスをもつチャンネルであり、それのみではほぼ常時開状態を保つ。
2.このチャンネルはゆるい整流性を示し、また、Na^+イオンやK^+イオンなどの無機陽イオンを透過させるが、cholineやTrisなどの有機陽イオンは透過させない。
3.SecY/Eチャンネルのコンダクタンスを約1.2倍上昇させる。
このようなSecY/Eチャンネルに対してcis側からSecA、SecB+proOmpAおよびATPを加えていくとチャンネルは順次閉鎖してゆき、最終的には完全に閉口する。
5.SecY/Eチャンネルには整流性とともに方向性があり、SecAと相互作用するのはcis側からのみである。
これらの結果から現時点で下のようなモデルが考えられた。今後は精製タンパク質を用いてより詳細な解析を進める必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Matsuda,C.: "Tissue-specific Isoforms of the Bovine Mitochondrial ATP Synthase Y-subunit." FEBS Lett.325. 281-284 (1993)
• [文献書誌] Muneyuki,E.: "Inhibitory Effect of NaN3 on the FoF1 ATPase of Submitochondrial Particles as related to Nucleotide Binding.21GC02:Biochim.Biophys.Acta" 1144. 62-68 (1993)
• [文献書誌] Nakanishi,M.: "Solubilization and Reconstitution of High-and Low-affinity Na_n-dependent Neutral L-alpha-Amino Acid Transporters from Rabbit Small Intestine." Biochim.Biophys.Acta. 1151. 193-200 (1993)
• [文献書誌] Muneyuki,E.: "Direct Transmembraneous Reconstitution of Bacteriorhodopsin into Planar Phospholipid Bilayers." Biochim.Biophys.Acta. 1183. 171-179 (1993)
• [文献書誌] Kamata,H.: "Amphiphilic Peptides Enhance the Efficiency of Liposome-mediated DNA Transfection." Nucleic Acids Research. 22. 536-537 (1994)
• [文献書誌] Nakanishi,M.: "Purification and Reconstitution of an Intestinal Na_+-dependent Neutral Amino Acid L-alpha-Amino Acid Transporter." J.Biol.Chem.in press. (1994)
• [文献書誌] 平田肇: "日本膜学会編“膜学実験シリーズ第1巻生体膜編"第2章 生体膜構成成分の分離・分析法アミノ酸キャリヤー" 共立出版, 6 (1993)
• [文献書誌] 平田肇: "日本膜学会編″膜学実験シリーズ第1巻生体膜編″第3章 生体膜の機能的再構成 平面膜" 共立出版, 10 (1993)