タンパク質分泌システムの精密探査を可能とする新しい再構成系の構築

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
• 研究課題/領域番号: 26102532
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 塚崎 智也 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (80436716)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: タンパク質 / 動的構造生命科学 / 膜タンパク質 / 膜透過 / 膜組込み / トランスロコン / ATPase / １分子観察

研究実績の概要

Secトランスロコンを経由するタンパク質の膜透過は，すべての生物に保存された基本的な細胞内機構の一つである。イオンや小分子の透過を最小限に,タンパク質という巨大な分子を膜透過させるためには緻密なマシーナリーが必要である。大腸菌のSecトランスロコンはSecYEG膜タンパク質複合体で構成され，タンパク質透過孔を形成する。SecYEG複合体は単独では機能することができず，別途エネルギーが必要である。細胞質膜に局在に存在するSecA ATPaseはSecYEG複合体と相互作用し，加水分解のエネルギーによる反復運動することによって段階的に，基質タンパク質をSecYEG複合体内に押し込み，タンパク質を膜透過させる。このようなタンパク質の膜透過は生命にとって必須の機構であるため，古くから研究が進められ2000年頃からは各Secタンパク質の立体構造情報が報告された。現在は，構造情報に基づく機能解析に多くの研究がシフトしているが，未だなおこれらSecタンパク質が何量体で機能しているのか，また，どのような構造変化を伴ってタンパク質を膜透過させているのかの詳細については不明である。本研究ではタンパク質の膜透過をin vitroで再現し，タンパク質膜透過反応を可視化すべく準備を進めた。タンパク質の膜透過活性を保持した状態の精製SecYEGとSecAを，ナノディスクに再構成させてタンパク質膜透過中間体の形成させた。今後，タンパク質膜透過反応を再現させる。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Structural basis of Sec-independent membrane protein insertion by YidC (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Kumazaki, Shinobu Chiba, Mizuki Takemoto, Arata Furukawa, Ken-ichi Nishiyama, Yasunori Sugano, Takaharu Mori, Naoshi Dohmae, Kunio Hirata, Yoshiko Nakada-Nakura, Andrés D. Maturana, Yoshiki Tanaka, Hiroyuki Mori, Yuji Sugita, Fumio Arisaka, Koreaki Ito, Ryuichiro Ishitani, Tomoya Tsukazaki and Osamu Nureki
  • 雑誌名: Nature 巻: 509 ページ: 516-520
  • DOI: 10.1038/nature13167
  • 査読あり
• [学会発表] Secタンパク質膜透過装置の活写にむけて (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚崎 智也，春山 隆充 ，菅野 泰功，田中 良樹 ，紺野 宏記
  • 学会等名: 第１４回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜／横浜産貿ホールマリネリア(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] 膜タンパク質YidCによるタンパク質膜組み込み機構の構造基盤 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊崎 薫 ，千葉 志信，武本 瑞貴 ，古川 新，菅野 泰功 ，森 貴治，田中 良樹 ，杉田 有治，伊藤 維昭 ，石谷 隆一郎，塚崎 智也，濡木 理
  • 学会等名: 第１４回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜／横浜産貿ホールマリネリア(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] バクテリア膜タンパク質挿入装置YidCの相互作用解析、機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古川 新, 熊崎 薫, 田中良樹， 濡木 理, 塚崎 智也
  • 学会等名: 第11回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: ホテル大観(岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [学会発表] Secマシーナリーによるタンパク質膜透過の活写にむけて (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅野 泰功， 春山 隆充， 田中 良樹， 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • 学会等名: 第11回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: ホテル大観(岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [学会発表] YidCによるタンパク質膜組込機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千葉 志信， 熊崎 薫， 塚崎 智也， 濡木 理， 伊藤 維昭
  • 学会等名: 第61回日本生化学会近畿支部例会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府京都市）
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-17
• [図書] 実験医学(増刊「構造生命科学で何がわかるのか，何ができるのか」) (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 総ページ数: 230(113-117)
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 膜組み込み酵素YidCによるタンパク質の細胞膜への組み込みの分子機構
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/8680
• [備考] タンパク質を細胞膜に組み込むメカニズムを解明 -バクテリアから人まで共通した基本的な生命現象の理解-
  • URL: http://www.naist.jp/pressrelease/detail_j/topics/1752/