小胞体膜タンパク質の増幅に伴う酵母小胞体膜合成制御機構の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10460034
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 太田 明徳 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (30125885)
• キーワード: endoplasmic reticulum / Saccharomyces cerevisiae / Candida maltosa / cytochrome P45Alk / ER proliferation / phospholipid / IRE1 / ER membrane

研究概要

本研究計画では、申請者らの有する酵母小胞体膜タンパク質チトクロームP450ALKの誘導発現系を利用し,この膜タンパク質の高生産に伴う酵母小胞体膜の増幅過程を生化学的に分析し,またその過程に関わる遺伝子及び遺伝子変異株を単離し,これらを分子遺伝学的・生化学的手法を用いて詳細に検討することにより,小胞体膜の増幅・形成のしくみの解明に至る新たな知見を得る。
本年度は以下のことを明らかにし、論文として公表した。
(1)P450ALKを酵母Saccharomyces cerevisiaeで高生産する際に小胞体内腔蛋白質Kar2pとPdi1pの生産が増加していることを見いだした。これらの小胞体内腔シャペロン蛋白質は小胞体膜結合蛋白質キナーゼIre1pの関与するシグナル伝達系によって生産の増加が誘導される。そこでIRE1遺伝子を破壊したところ、上記シャペロン遺伝子の発現の上昇は観察されず、小胞体膜の増加も制限された。この結果は小胞体の増幅にIre1pの役割が重要であることを示している。
(2)細胞質に突き出た側活性領域に変異のあるP450ALKを同様に高発現させたところ、Ire1p欠損変異株でもKar2pの誘導生産が認められた。これは上記の結果と一見矛盾するが、KAR2遺伝子プロモーター領域にある熱ショック応答配列(HSE)によることが明らかになった。変異を有する膜蛋白質がなぜKar2pを誘導するのかわからないが、このP450ALKの高生産が野生型のものと異なり、karmellae状の膜構造を誘起することと関わっている可能性がある。

研究成果

• [文献書誌] Yon,J-O,Nakamura,H.et al.: "Incorporation of extracellular phospholipids and their effect on the growth and lipid metabolism of the Saccharomyces cerevisiae cho1/pss mutant"Biochimica Biophysica et Acta. 1394. 23-32 (1998)
• [文献書誌] Umebayasi,K.,Hirata,A.,et al.: "Unfolded protein response-induced BiP/Kar2p production protects cell growth against accumulation of misfolded protein aggregates in the yeast endoplasmic reticulum"European Journal of Cell Biology. 78. 726-738 (1999)
• [文献書誌] Takewaka,T.,Zimmer,T.,et al.: "Null mutation in IREI gene inhibits Overproduction of microsome P450AIkl (CYP52A3) and proliferation of the endoplasmic reticulum in Saccharomyces cerevisiae"Journal of Biochemistry. 125. 507-514 (1999)
• [文献書誌] Zimmer,T.,Ogura,A.,et al.: "Misfolded membrane-bound cytochrome P450 activates KAR2 induction through two distinct mechanisms"Journal of Biochemistry. 126. 1080-1089 (1999)
• [文献書誌] Nakamura,H.,Miura,K.,et al.: "Phosphatidylserine synthesis required for the maximal tryptophan transport activity in Saccharomyces cerevisiae"Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry. 64. 167-172 (2000)