膜を越えたタンパク質の動きを制御するシステム

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14037231
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊藤 維昭 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (90027334)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 博幸 京都大学, ウイルス研究所, 助手 (10243271) ; 秋山 芳展 京都大学, ウイルス研究所, 助教授 (10192460)
• Keywords: 蛋白質膜透渦 / トランスロコン / SecY / SecA / 膜蛋白質 / プロテアーゼ / ストレスレスポンス / ジスルフィド結合

Research Abstract

1.SecYEG複合体とSecAの分子構築と機能。膜透過機能が昂進したSecY変異を見出し、SecAとの相互作用の変化を解析した。また、SecYのC末端領域がSecA依存的な膜透過反応の開始に重要な役割を持つことを示した。高度好熱菌SecA, SecYEの過剰発現と大量精製系を確立し、構造解析のための準備を整えた。SecAの発現制御にかかわるSecM (Secretion Monitor)を同定し、新生SecMポリペプチドがリボソームの内部でexit tunnelの成分と相互作用すること、およびこの相互作用が合成途上分子の膜透過状態による制御を受けることを発見した。これにより細胞の分泌活性の変動に応じたSecAの翻訳制御機構を解明した。
2.膜タンパク質の品質管理機構。FtsHによるタンパク質逆輸送を伴う分解が、基質膜タンパク質のN末端側、C末端側の何れからも進行しうること、FtsHのタンパク質分解活性がプロトン駆動力によって促進されることを見出した。FtsHの亜鉛配位に関わる第三の残基を同定した。また、膜近傍における制御された切断反応(Regulated Intramembrane Proteolysis)を司る新たな膜結合プロテアーゼYaeLを同定し、YaeLがσE表層ストレス応答経路を、anti-σE (RseA)の2段階目の切断を促すことによって活性化することを発見した。また、大腸菌の表層ストレス応答系が細胞質膜の内在性膜タンパク質の異常に応答することを見いだし、膜結合型亜鉛メタルプロテアーゼHtpXがCpxストレス応答経路による発現制御を受けることを見いだした。
3.Dsbシステムの解析。DsbBの活性に必要な2組のシステインペアーのレドックスポテンシャルとキノン分子の効果を測定しレドックスポテンシャルの逆転現象を見出した。

Research Products

• [Publications] Saikawa, N., Ito, K., Akiyama, Y.: "Identification of glutamic acid 479 as the gluzincin coordinator of zinc in FtsH (HflB)"Biochemistry. 41. 1861-1868 (2002)
• [Publications] Nakatogawa, H., Ito, K.: "The ribosomal exit tunnel functions as a discriminating gate"Cell. 108. 629-636 (2002)
• [Publications] Chiba, K., Mori, H., Ito, K.: "Roles of the C-terminal end of Sec Y in protein translocation and viability of Escherichia coli"J. Bacteriol.. 184. 2243-2250 (2002)
• [Publications] Inaba, K., Ito, K.: "Paradoxical redox properties of DsbB and DsbA in the protein disulfide-introducing reaction cascade"EMBO J.. 21. 2646-2654 (2002)
• [Publications] Akiyama, Y.: "Proton-motive force stim ulates the proteolytic actibity of FtsH, a membrane-bound ATP-dependent protease in E.coli"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 8066-8071 (2002)
• [Publications] Chiba, S., Akiyama, Y., Ito, K.: "Processive membrane protein degradation by FtsH can be initiated from either end"J. Bacteriol.. 184. 4775-4782 (2002)
• [Publications] Shimohata, N., Chiba, S., Saikawa, N., Ito, K., Akiyama, Y.: "The Cpx stress response system of Escherichia coli senses plasma membrane proteins and controls HtpX, a membrane protease with cytosolic active site"Genes Cells. 7. 653-662 (2002)