マルケスパン膜蛋白質の立体構造形成機構

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10157217
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 阪口 雅郎 九州大学, 大学院医学系研究科, 助教授 (30205736)
• キーワード: 小胞体 / シグナル配列 / トポロジー / 膜蛋白質

研究概要

小胞体は真核細胞の主要な膜系の膜タンパク質の合成と立体構造形成の場である。本研究では、小胞体における膜タンパク質のトポロジーを規定する原理について、以下のことを明らかにした。
【1】 マルチスパン型膜蛋白質のトポロジー形成を説明する新しいモデルの実証:“I型シグナルアンカー配列"はリボソームを小胞体に標的化し、合成途上にある新生タンパク質のアミノ末端側を膜透過させる機能をもつ。膜を貫通する多数のα-へリックス(膜貫通セグメント)をもつ、いわゆるマルチスパン膜タンパク質の立体構造形成過程で、このユニークなシグナル配列が、そのカルボキシル末端側に存在する疎水性の低いセグメントを強制的に膜内に引き込むことができることを実証した。この機能によって、親水的なセグメントすら膜貫通トポロジーを形成できることが示され、従来説明できなかった疎水性の低いセグメントの膜貫通トポロジーの形成メカニズムが解き明かされた。
【2】 “赤血球Band3"のトポロジー形成機構:
赤血球のBand3蛋白質は、12本の膜貫通セグメントを有する典型的なマルチスパン型膜蛋白質である。それぞれのセグメントのトポロジー形成機能を評価した結果、各セグメント単独では膜との相互作用が不十分であり、膜内に組み込まれ得ないケースが多くあることが判明した。これらのセグメントでは、近接するセグメント間の相互作用によって膜内配向が決まるケースや、それらのカルボギシル末端側にあるセグメントの“I型シグナルアンカー配列"の機能によって膜内に組み込まれるケースがあることが示された。後者のケースは【1】で示した新しいモデルをさらに実証するものとなった。

研究成果

• [文献書誌] Ishihara,N.: "Characterization of the initial steps of precursor import into rat liver mitoplasts." J.Biochem.124. 824-834 (1998)
• [文献書誌] Kida,Y.: "Membrane topology of NADPH-cytochrome P450 reductase on the endoplasmic reticulum." Arch.Biochem.Biophys.351. 175-179 (1998)
• [文献書誌] Nakamura,N.: "Identification of potential regulatory elements for the transport of Emp24." Mol.Biol.Cell.9. 3493-3503 (1999)
• [文献書誌] Ota,K.: "Assessment of topogenic function of anticipated transmembrane segments of human Band3." J.Biol.Chem.273. 28286-28291 (1998)
• [文献書誌] Ota,K.: "Forced transmembrane orientation of hydrophilic p olypeptide segments in multispanning membrane proteins." Mol.Cell. 2. 495-503 (1998)
• [文献書誌] 阪口雅郎: "マルチスパン膜タンパク質の立体構造形成:親水性膜貫通セグメントの組み込みをも説明する新しいモデル" 細胞工学. 18. 102-112 (1998)