X線結晶構造解析によるミトコンドリアトランスロケータSAM複合体の構造基盤

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14640
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所 (2021); 京都産業大学 (2018-2020)
• 研究代表者: 竹田 弘法 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (80816588)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ミトコンドリア / クライオ電子顕微鏡

研究成果の概要

ミトコンドリアが正常に機能するには、ミトコンドリア外膜に局在する様々なβバレル膜タンパク質による物質輸送が不可欠である。これらのβバレル膜タンパク質を膜へ埋め込むのが、SAM複合体である。我々は、SAM複合体と、基質タンパク質を膜へ埋め込んだ直後のSAM-Mdm10超複合体のクライオ電顕構造を決定し、SAM複合体による基質交換メカニズムを解明した。本研究は Nature へ掲載された。また、SAM複合体が基質タンパク質を膜へ埋め込む途中のクライオ電顕構造を決定し、その分子メカニズムの一端を解明した。

自由記述の分野

構造生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、これまでに全く明らかにされてこなかった、ミトコンドリア外膜に局在するβバレル膜タンパク質の生合成に関する詳細な分子メカニズムを明らかにした、学術的に極めて重要な成果である。本研究により、ミトコンドリアがタンパク質を膜へ埋め込む SAM 複合体が基質タンパク質を埋め込んだ後、Mdm10によって膜へリリースされるメカニズムが明らかとなったことで、ミトコンドリアのタンパク質がどのような過程で機能するに至るのかを、分子レベルで解明されたことになる。