前駆体蛋白質のミトコンドリアへの標的化機構

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07458153
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 三原 勝芳 九州大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40029963)
• キーワード: 前駆体蛋白質 / ミトコンドリア / シャペロン / 蛋白質輸送 / 膜透過 / Hsp70 / ATPase

研究概要

ラット肝ミトコンドリアへの前駆体蛋白質の輸送過程を解析し、さらにミトコンドリア輸送促進因子MSFと前駆体蛋白質の相互作用の解析を行った。
【1】ミトコンドリアへの蛋白質輸送には細胞質とマトリクスのATPと内膜の膜ポテンシャルが要求される。これらのエネルギーを順次除去して輸送を行うことにより、前駆体蛋白質がマトリクスに到達するまでに6種類の輸送中間体を効率よく捕捉する系を組むことに成功し、それらの中間体の性質の解析をおこなった。これによって、外膜と内膜の輸送装置を生化学的に解析する道がひらかれた。
【2】ミトコンドリア輸送には細胞質シャペロンであるMSFとHsp70が必要であることを明らかにしてきたが、今回は外膜受容体Tom70、Tom20の細胞質領域、Hsp70、MSF、3種類の前駆体蛋白質すべてを精製し、これらを用いて前駆体と受容体の相互作用を水溶液系で解析した。その結果、(1)Tom70への前駆体の結合には、その種類にかかわらずMSFが必要であり、Tom20への前駆体の結合にはHsp70が必要であること(2)これら2種類の受容体は前駆体のミトコンドリア標的シグナルを特異的に認識するがその認識機構は両者で明確に異なること(3)2つの受容体間での前駆体の授受が可逆的であることを明らかにした。これによって受容体による前駆体の認識機構を解析することが可能となった。
【3】哺乳類ミトコンドリアの受容体としてTom30/metaxinを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] Soh Yamazaki: "Identification and functional characterization of teastζ-COP." J.Biochem.121. 8-14 (1996)
• [文献書誌] Katsuyoshi Mihara: "Cytosolic factors in mitochondrial protein import." Experientia. 52. 1063-1068 (1996)
• [文献書誌] Tohru Komiya: "Protein import into mammalian mitochondria:Characerization of the intermediates along the import pathway of the precursor into the matrix." J.Biol.Chem.271. 22105-22110 (1996)
• [文献書誌] Tomoko Kuroiwa: "Reinitiation of protein translocation across the endoplasmic reticulum membrane for the topogenesis of multispanning membrane proteins." J.Biol.Chem.271. 6423-6428 (1996)
• [文献書誌] L.C.Armstrong: "Metaxin is a component of a preprotein import complex in the outer membrane of the mammalian mitochondria." J.Biol.Chem.272(in press). (1997)
• [文献書誌] Naotaka Hamasaki & Katsuyoshi Mihara: "Membrane proteins-structure,function and expression control" Karger Press, 413 (1996)
• [文献書誌] F.U.Hartl: "Advances in molecular and cell biology" JAI Press, 356 (1996)