マルチスパン膜タンパク質の構造形成原理の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480168
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 阪口 雅郎 九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (30205736)
• キーワード: 小胞体 / ミトコンドリア / トポロジー / 膜透過 / 受容体 / 膜タンパク質 / シグナル配列

研究概要

本研究は、細胞内におけるタンパク質の局在化および膜トポロジー構築原理を総合的に解明することを目的として発案された。
本年度は、以下のことを明らかにした。(1)ミトコンドリア外膜のカルボキシル末端アンカー型膜タンパク質の、動物細胞における局在シグナルの確定を行なった(Horieら、MBC、2002)。(2)アミノ末端を細胞外に提示する一回膜貫通型シグナルアンカー配列の、小胞体膜上でのトポロジー形成に必要な構造をアミノ酸残基レベルで明らかにした(Kidaら、FEBS lett.、2001)。(3)Na/H交換輸送体(NHE6)がシグナルペプチドを有すること、ならびに、それに続くトポロジー形成配列を明らかにし、NHE6分子が小胞体系のオルガネラ膜に局在することを決定的に示した(Miyazakiら、JBC、2001)。(4)Kイオンチャネル(KAT1)の構造形成過程を探求し、6本の膜貫通セグメント(S1〜S6)の組み込み様式を解明した。S1とS2が順次組み込まれること、正電荷を有する親水的膜貫通セグメントS4はその前のS3と同時に相互に依存しながら膜内に組み込まれること、イオンチャネルファミリーに保存されている"Pループ構造"を含むS5-S6領域はS1-S4の領域とは独立に組み込まれうることを示した(Sato, Y.ら、PNAS、2002)。(5)Kイオン輸送体(AtHKT1)については、"膜貫通-Pループ-膜貫通"の基本構造が4回繰り返した、新しいトポロジーモデルを証明した(Katoら、PNAS、2001)。(6)ゴルジマトリックスタンパク質が小胞体を経由せず直接ゴルジ体に標的化されることを示した(Yoshimuraら、JCS、2001)。

研究成果

• [文献書誌] Kusano, K.et al.: "Microsomal P450s use specific proline-rich sequences for efficient folding, but not for maintenance of the folded structure"J.Biochem.. 129. 259-269 (2001)
• [文献書誌] Kusano, K.et al.: "Importance of a proline-rich sequence in the amino-terminal region for correct folding of mitochondrial and soluble microbial P450s"J.Biochem.. 129. 271-277 (2001)
• [文献書誌] Kato, Y.et al.: "Evidence in support of a four transmembrane-pore-transmembrane topology model for the arabidopsis thaliana Na^+/K^+ translocating AtHKT1 protein, a member of the superfamily of K^+ transporters"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 98. 6488-6493 (2001)
• [文献書誌] Kida, Y.et al.: "Amino acid residues before the hydrophobic region which are critical for mem-brane translocation of the N-terminal domain of synaptotagmin II"FEBS Lett.. 507. 341-345 (2001)
• [文献書誌] Yoshimura, S.et al.: "Direct targeting of cis-Golgi matrix proteins to the Golgi apparatus"J.Cell Sci.. 114. 4105-4115 (2001)
• [文献書誌] Kanaji, T.et al.: "Identification and characterization of two novel mutations (Q421k and R123P) in congenital factor XII deficiency"Thromb. Haemost.. 86. 1409-1415 (2001)
• [文献書誌] Miyazaki, E.et al.: "NHE6 protein possesses a signal peptide destined for endoplasmic reticulum membrane and localizes in secretory organelles of the cell"J.Biol.Chem.. 276. 49221-49227 (2001)
• [文献書誌] Sato, Y.et al.: "Integration of Shaker-typeK^+ channel, KATl into the endoplasmic reticulum membrane : Synergistic insertion of voltage sensing segments, S3-S4 and independent insertion of pore-forming segments, S5-P-S6"Proc.Nail.Acad.Sci.USA. 99. 60-65 (2002)
• [文献書誌] Horie, C.et al.: "Characterization of the signal that directs the C-tail anchored proteins to the mammalian mitochondrial outer membrane"Mol.Biol.Cell. 13(in press). (2002)