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2015 年度 実績報告書

膜内切断プロテアーゼRsePの選択的基質切断機構と新規細胞機能

研究課題

研究課題/領域番号 15H04350
研究機関京都大学

研究代表者

秋山 芳展  京都大学, ウイルス研究所, 教授 (10192460)

研究分担者 森 博幸  京都大学, ウイルス研究所, 准教授 (10243271)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード大腸菌 / 膜タンパク質 / 膜プロテアーゼ / ストレス応答
研究実績の概要

古細菌S2Pホモログの結晶構造には、進化的に保存された、細胞質側領域から膜ドメイン内部に挿入するβヘアピン様ループ構造(MRE β-loop: membrane reentrant β-loop)が存在しており、RsePも相同な領域を持つ。変異解析の結果RseP MRE β-loopのいくつかの変異は、基質特異的な切断阻害を示し、この領域が選択的基質切断に関わることが示唆された。また、共免疫沈降実験やクロスリンク実験の結果、ループ領域が基質の膜貫通領域と直接相互作用することが強く示唆された。さらに、基質膜貫通領域のヘリックス構造を不安定化させる変異により、RsePのループ領域の変異体による基質切断がアリル特異的に回復した。これらの結果等を踏まえ、「MRE β-loopは、基質の膜貫通領域とβストランド付加機構により特異的に相互作用することで切断を受にくいαヘリックス構造から伸びたβストランド構造への変化を促し、RseP活性部位へと提示する」とのモデルを提唱した。MRE β-loopの機能は、PDZフィルターに加えて第二の基質選別チェックポイントとして働くものと考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の研究で、RsePのβループ領域が基質の特異的認識と切断に直接関わる事、特に基質膜タンパク質の構造変化を誘起することなど、新規の発見を含め進展があり、国際学術誌に成果を発表した。従って、概ね順調に研究が進展しているものと考える。

今後の研究の推進方策

本研究で計画した新規基質の探索についてもこれまでに予備的に候補を得ている。本年度は、RseP機能解析とともに、基質の探索とその切断の生理的意義の解析を進めたい。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Role of membrane-reentrant β-hairpin-like loop of RseP protease in selective substrate cleavage.2015

    • 著者名/発表者名
      Akiyama, K., Mizuno, S., Hizukuri, Y., Mori, H., Nogi, T., and Akiyama, Y.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 4 ページ: e08928

    • DOI

      10.7554/eLife.08928

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nascent chain-monitored remodeling of the Sec machinery for salinity adaptation of marine bacteria.2015

    • 著者名/発表者名
      Ishii, E., Chiba, S., Hashimoto, N., Kojima, S., Homma, M., Ito, K., Akiyama, Y., and Mori, H.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 112 ページ: E5513-E5522

    • DOI

      10.1073/pnas.1513001112

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Activation of TA system toxins suppresses lethality caused by the loss of σE in Escherichia coli2015

    • 著者名/発表者名
      Daimon, Y., Narita, S.-i., and Akiyama, Y.
    • 雑誌名

      J. Bacteriol.

      巻: 197 ページ: 2316-2324

    • DOI

      10.1128/JB.00079-15.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] S2Pファミリー膜内切断プロテアーゼRsePの膜内挿入ループ領域を介した基質選別2015

    • 著者名/発表者名
      23.秋山光市郎、水野慎也、檜作洋平、森 博幸、禾 晃和、秋山芳展
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会大会・第88回日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] Analysis of the conserved membrane-reentrant loop of RseP, an intramembrane-cleaving protease.2015

    • 著者名/発表者名
      19.Akiyama, K., Mizuno, S., Hizukuri, Y., Mori, H., Nogi, T., Akiyama, Y.
    • 学会等名
      The 22nd East Asia Joint Symposium on Biomedical Research
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2015-11-11 – 2015-11-14
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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