膜を越えたタンパク質の動きを制御するシステム

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14037231
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 伊藤 維昭 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (90027334)
• 研究分担者: 森 博幸 京都大学, ウイルス研究所, 助手 (10243271) ; 秋山 芳展 京都大学, ウイルス研究所, 助教授 (10192460)
• キーワード: タンパク質膜透過 / トランスコロン / SecY / SecA / 膜蛋白質 / プロテアーゼ / ストレスレスポンス / ジスルフィド結合

研究概要

1.SecYEG複合体とSecAの分子構築と機能。大腸菌のSecEYG複合体における、Secy-SecE,SecY-SecG各結合部位を部位特異的クロスリンク実験により残基レベルで同定した。SecYの膜貫通領域の変異解析を行い、機能に重要な膜貫通領域を複数同定した。プロトン駆動力が膜透過の初期過程を促進することを見出した。SecYEGのポリペプチド透過チャネルをよりオープン状態に遷移させるSecEの変異を見出しその機構を解析した。SecEの変異で優性欠損を示すものを分離し、その解析からSecYEG複合体は2ユニット以上が一つの機能単位となることを示唆した。高度好熱菌のSecYE複合体においても、膜において機能状態の複合体は2ユニット以上が集合したものであることを蛍光エネルギー転移実験によって示した。高度好熱菌SecAの立体構造決定をすすめ、同じくSecYE複合体の結晶化に成功した。
2.膜タンパク質の品質管理・分解制御機構。膜に組み込まれた状態のFtsHによる、膜に組み込まれた状態の膜タンパク質基質の分解をアッセイする実験系を開発し、精製したFtsHと基質タンパク質のみによって、いわゆる逆輸送を伴う、ATPに依存した基質分解が起こり得ることを示した。YaeLはアンチシグマE因子である膜タンパク質RseAのDegSに引き続く2段階目の切断を司り、表層ストレス応答を可能にすることを発見したが、さらにYaeLのPDZドメインとRseAのグルタミンに富むペリプラズム領域がDegSによる一段階目の切断がない時にYaeLの切断を抑制していることを見出した。
3.Dsbシステムの解析。ジスルフィド結合導入経路においてDsbBに結合して酸化力の源として機能しているユビキノンが、DsbA再酸化反応中に本来の400nmの弱い可視呼吸から500nmの強い可視呼吸へ遷移することを見出し、この特異な電子状態をもつ"活性化"状態のユビキノンが、DsbBと共役して一連の酸化反応を駆動することを提唱した。

研究成果

• [文献書誌] Mori, H., Ito.K.: "Biochemical characterization of a mutationally altered purotein translocase in proton-motive force stimulation f the initiation phase of translocation."J.Bacteriol.. 185. 405-412 (2003)
• [文献書誌] Mori, H., Akiyama, Y., Ito.K: "A SecE mutation that modulates SecY-SecE translocase assembly, Identified as a specific suppressor against SecY defects."J.Bacteriol. 185. 948-956 (2003)
• [文献書誌] Shimokawa, N., Mori.H., Ito.K.: "Importance of transmsmbrane segments in SecY"Mol.Gen.Genomics. 269. 180-187 (2000)
• [文献書誌] Matsuo, E., Mori, H., Ito, K.: "Interfering mutatins provide in vivo evidence that Escherichia coil SecE Functions in multimeric states"Mol.Gen Genomics. 268. 808-815 (2003)
• [文献書誌] Satoh, aaay., Matsumoto, G., Mori, H., Ito, K.: "Nearest neighbor nanlysis of the SecYEG complex. I. Identification of a SecY-SecG interface."Biochemistry. 42. 7434-7441 (2003)
• [文献書誌] Satoh, Y., Mori, H., Ito, K.: "Nearest neighbor analysis of the SecYEG complex. II. Identification of a SecY-SecE cytosolic interface."Biochemistry. 42. 7442-7447 (2003)
• [文献書誌] Mori, H., Tzukazaki, T., Masui, R., Kuramitsu, S., Yokoyama, S., Johnson A., E., Kimura, Y., Aiyama, Y., Ito, K.: "Fluorescence resonance energy transfer analysis of protein translocase ; SecYE from Thermus thermophilus HB8 forms a constitutive oligomer In membranes."J.Bio.Chem.. 278. 14257-14264 (2003)
• [文献書誌] Akiyama, Y., Ito, K.: "Reconstitution of membrane proteolysis by FtsH"J.Bio.Chem.. 278. 18146-18153 (2003)
• [文献書誌] Kanehara, K., Ito, K., Akiyama, Y.: "YaeL proteolysis of RseA is controlled by the PDZ domain of YaeL And a Gin-rich region of RseA"EMBO J.. 22. 6389-6398 (2003)
• [文献書誌] Inaba, K., Takahashi, Y.-h., Ito, K.: "DsbBClicits a red-shift of bound ubiquinone during the catalysis of DsbA oxidation"J.Biol.Chem.. 279. 6761-6768 (2004)
• [文献書誌] Nakatogawa, H., Ito, K.: "Intra-ribosomal regulation of expression and fates of proteins"ChemBiochem. 5. 48-51 (2004)