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2020 年度 実績報告書

タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質酵素MPIaseの構造と機能に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H02209
研究機関岩手大学

研究代表者

西山 賢一  岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードタンパク質膜挿入 / MPIase / TAT膜透過 / YncL / CdsA
研究実績の概要

本研究では、大腸菌におけるタンパク質膜挿入に必須の糖脂質MPIaseの構造・機能の関係を明らかにするために再構成系を駆使して研究を進めている。昨年度までに開発した再構成系を用いて、タンパク質の膜挿入だけでなく、フォールディング、さらには高次複合体形成過程について、F0F1-ATPaseのcサブユニット(F0c)を基質に用いて解析を進めた。F0cは糖脂質MPIaseとYidCに依存して膜挿入した後、YidCと膜シャペロンUncIの作用により11量体の形成が観察され、これらの過程を試験管内で完全再構成することに成功した。
MPIaseの生合成に関わる生合成酵素として、リン脂質生合成にも関わるCdsAを同定した。MPIase生合成にはCdsAだけでは不十分であり、追加の膜因子が必要であることを見出し、この因子を精製したところ、分子用約3kDaのYncLタンパク質であることが判明した。YncLはCdsAの活性を制御するスイッチタンパク質であると考えられる。YncLをコードする遺伝子を破壊したところ、温度感受性を示した。このことは低温下で同様の機能をもつ因子が存在し、MPIaseの低温誘導に関わっている可能性が示唆された。
TATタンパク質膜透過経路では、すでに構造を形成した後に膜透過する分泌タンパク質が輸送される。TAT膜透過は発見以来20年以上が経過しているが、未だに再構成が成功したという報告はなされていない。MPIaseがTAT膜透過にも関与している可能性を検証した結果、MPIase枯渇条件下でTAT膜透過が完全に阻害されることが判明し、MPIaseがTAT膜透過に必須であることを明らかにした。TatABCとMPIaseを共に再構成し、プロトン駆動力を形成したところ、TAT膜透過活性が検出された。この結果はTAT膜透過が再構成された初めての例となった。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2021 2020 その他

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 3件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ring assembly of c subunits of F0F1‐ATP synthase in Propionigenium modestum requires YidC and UncI following MPIase‐dependent membrane insertion2021

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Hanako、Kanno Kotoka、Endo Yuta、Nishiyama Ken‐ichi
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 595 ページ: 647~654

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14036

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biosynthesis of glycolipid MPIase (membrane protein integrase) is independent of the genes for ECA (enterobacterial common antigen)2020

    • 著者名/発表者名
      Kamemoto Yuki、Funaba Nanaka、Kawakami Mayu、Sawasato Katsuhiro、Kanno Kotoka、Suzuki Sonomi、Nishikawa Hanako、Sato Ryo、Nishiyama Ken-ichi
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 66 ページ: 169~174

    • DOI

      10.2323/jgam.2019.05.001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In vitro Assay for Bacterial Membrane Protein Integration into Proteoliposomes2020

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Hanako、Sasaki Masaru、Nishiyama Ken-ichi
    • 雑誌名

      BIO-PROTOCOL

      巻: 10 ページ: e3626

    • DOI

      10.21769/BioProtoc.3626

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] タンパク質膜挿入に関わる因子群と膜電位の協調作用の解析2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤佑太、清水優子、西山賢一
    • 学会等名
      第 6 回 デザイン生命工学研究会
  • [学会発表] タンパク質膜挿入に関与する因子群と膜電位の連携に関するin vitro解析2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤佑太、清水優子、西山賢一
    • 学会等名
      第15回 無細胞生命科学研究会
  • [学会発表] F0F1-ATPaseのcサブユニット (F0c) の膜挿入とcリング形成の分子機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      西川華子、菅野 琴華、 遠藤 佑太、西山賢一
    • 学会等名
      第15回 無細胞生命科学研究会
  • [学会発表] タンパク質膜挿入・膜透過に必須の糖脂質MPIaseの構造と機能2020

    • 著者名/発表者名
      西山賢一
    • 学会等名
      2020年度東北支部シンポジウム「いまホットな脂質研究」
    • 招待講演
  • [学会発表] TatABCと糖脂質MPIaseによるTAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過の完全再構成2020

    • 著者名/発表者名
      菅野琴華、西川華子、沢里克宏、山田美和、西山賢一
    • 学会等名
      日本生化学会東北支部 第86回例会・シンポジウム
  • [学会発表] 真核生物のCds(CDPジアシルグリセロールシンターゼ)ファミリーはタンパク質膜挿入に関わる糖脂質MPIaseの生合成能をもつ2020

    • 著者名/発表者名
      関谷優晟、沢里克宏、西山賢一
    • 学会等名
      日本生化学会東北支部 第86回例会・シンポジウム
  • [学会発表] TatABCと糖脂質MPIaseはTAT完全再構成に必須十分である2020

    • 著者名/発表者名
      菅野 琴華、西川 華子、沢里 克宏、山田 美和、西山 賢一
    • 学会等名
      第93回 日本生化学会大会
  • [学会発表] リン脂質および糖脂質MPIaseの生合成に関与する酵素CdsAの機能発現機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      関谷優晟、沢里克宏、西山賢一
    • 学会等名
      第93回 日本生化学会大会
  • [学会発表] TAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      西川 華子、菅野 琴華、沢里 克宏、山田 美和、西山 賢一
    • 学会等名
      第93回 日本生化学会大会
  • [学会発表] エチレングリコールを原料としたグリオキシル酸合成量向上を目指した活性向上酵 素変異体の創出と組換え大腸菌におけるペリプラズムへの酵素集積2020

    • 著者名/発表者名
      村主 渉, 天野 一清, 松村 健児, 西山 賢一, 山田 美和
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • [学会発表] リン脂質および糖脂質 MPIase の生合成に関与する Cds(CDP-ジアシルグリセロール シンターゼ)ファミリーの膜トポロジー解析2020

    • 著者名/発表者名
      関谷優晟 、沢里克宏 、西山賢一1
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • [学会発表] 糖脂質 MPIase は TAT(Twin-Arginine Translocation)基質の膜へのターゲティング に関与する2020

    • 著者名/発表者名
      菅野 琴華 、西川 華子、沢里 克宏、山田 美和、西山 賢一
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • [学会発表] MPIase 依存性膜挿入における YidC とプロトン駆動力の協調作用2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤佑太、沢里克宏、佐々木優、清水優子、車兪澈、Ross Dalbey、西山賢一
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • [学会発表] 生体膜に化学物質に対する耐性度を与える因子の探索2020

    • 著者名/発表者名
      沢里克宏、平野絵里香、西山賢一
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • [学会発表] 小タンパク質 YncL のもつ糖脂質 MPIase 生合成活性2020

    • 著者名/発表者名
      亀本有生、星紀行、西山賢一
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • [学会発表] TAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過の再構成系の構築2020

    • 著者名/発表者名
      西川華子、菅野琴華、沢里克宏、山田美和、西山賢一
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • [備考] 岩手大学農学部 西山賢一研究室

    • URL

      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

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公開日: 2021-12-27  

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