アミノ酸配列と脂質の組み合わせが膜貫通ヘリックス構造・会合に及ぼす影響の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07013
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47020:薬系分析および物理化学関連
• 研究機関: 武庫川女子大学 (2021); 京都大学 (2019-2020)
• 研究代表者: 矢野 義明 武庫川女子大学, 薬学部, 教授 (60402799)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: モデル膜貫通ヘリックス

研究成果の概要

脂質による膜タンパク質制御原理の一端の解明を目指し、会合モチーフGXXXGの周辺配列とコレステロールがヘリックス会合に与える影響を調査した。これらの組み合わせは会合力に大きく影響し、配向角測定と会合予測プログラムを用いて、コレステロール含有膜中で安定化される会合体は大きなヘリックス交差角を持つことが明らかになった。コレステロール含有膜が膜疎水部で持つ高い側方圧を解消するようにX字型の会合体構造が安定化しうると解釈でき、膜由来の力が膜タンパク質構造を制御する重要なメカニズムを実証した。

自由記述の分野

生体膜の生物物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、膜貫通ヘリックスのアミノ酸配列に着目した研究、二分子膜の脂質組成に着目した研究はそれぞれ行われてきたが、生理的状態を考えると当然研究すべきにもかかわらず、両者の影響を系統的に測定し統合的に解釈するアプローチは皆無だった。本研究では定量性や一般性に優れ、膜内のヘリックス安定性、自己会合力を熱力学量や速度定数として計測できるモデル実験系を活用し、膜貫通ヘリックスの会合・構造のアミノ酸配列・コレステロール依存性のルールを解明した。これまで測定法の欠如、重要性の認知度不足などから無視されることも多かった、脂質による膜タンパク質制御メカニズムの一端を解明できた。