2021 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリアタンパク質輸送における校正機構の解明
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20K15794
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松本 俊介 九州大学, 農学研究院, 助教 (70704295)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / Msp1 / GET経路 / テイルアンカー型タンパク質 / 配送のやり直し |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ミトコンドリア外膜に存在するAAA-ATPアーゼMsp1を介した誤配送タンパク質の配送やり直し（校正）の分子基盤を解明することを目的とした．昨年度に引き続き，本年度はミトコンドリア外膜に誤配送されたテイルアンカー型（TA）タンパク質が，Msp1によって外膜から引き抜かれた後にGuided Entry of Tail-Anchored proteins（GET）経路を介して小胞体（ER）に移動する分子機構を解析した．まず，Msp1のモデル基質Pex15Δ30（ペルオキシソームに局在するTAタンパク質Pex15のC末30アミノ酸を欠失した変異体）がMsp1依存的にERへ移動する様子をタイムラプスで観察した．タイムラプス撮影前に残存するPex15Δ30のmRNAは誘導前の5%まで減衰していること，タイムラプス期間におけるPex15Δ30のタンパク質量は増加しないことからも，新規に合成されたPex15Δ30がERへ直接標的化したものでなく，ミトコンドリア外膜に誤配送されたPex15Δ30がERへ移動したことを支持している．次に, GET経路の変異体では，Pex15Δ30のER局在が起こらないこと，そしてMsp1依存的にGet3とPex15Δ30がサイトゾルで相互作用することを免疫沈降実験により示した．最後に，オーキシン分解系を用いてGet3をacute lossさせ，内在性のER局在型TAタンパク質Frt1をミトコンドリア外膜に誤配送させる系を構築し，誤配送Frt1がMsp1-Get3依存的にERへ再配送されることをタイムラプス観察により示した．以上の結果は，近年JCB誌に受理された（Matsumoto, S., Ono, S., et al., J. Cell Biol., 2022 in press）．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに，ミトコンドリア外膜に誤配送されたTAタンパク質がMsp1依存的にERに移動することを明らかにしていたが，どのようにしてERに移動するのか，その分子機構は不明であった(Matsumoto, S., et al., Mol. Cell, 2019)．近年我々は，Msp1によってサイトゾルに引き抜かれた誤配送TAタンパク質がGET経路を介してERに移動することを見出し，それを示す結果をまとめて，最近論文発表を行った（Matsumoto, S., Ono, S., et al., J. Cell Biol., 2022 in press）．
研究開始当初は，Msp1がミトコンドリア移行に失敗した前駆体を外膜から引き抜くことで，分解ではなく配送のやり直しの機会を与える因子であるという仮説のもと研究を計画したが，現在までのところ，Mdj1前駆体以外にMsp1依存的にクリアランスされる基質が見つかったいないため，計画が遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，これまでにb2-DHFRを過剰発現することによって，Mdj1前駆体がMsp1の基質としてマトリクスへの移行やり直しが促進されることを見出しているが，他の基質前駆体は見つかっていない．そこで，Msp1の基質となる前駆体を網羅的に探索するために，b2-DHFR過剰発現時にMsp1と結合する前駆体をSILAC法による質量分析によって候補の絞り込みを行う．
出芽酵母においてペルオキシソーム膜上のTAタンパク質Pex15がGET経路を介して，ERへ移動した後にペルオキシソームに移行するのか，Pex19-Pex3経路で直接ペルオキシソームに標的化するのか，未だ不明であり，これら経路の変異によってミトコンドリア外膜に誤配送されたPex15がMsp1を介してペルオキシソームへ再配送（校正）されるのかも不明である．そこで，本研究では新たに，Pex15の標的化経路並びに，ミトコンドリア外膜への誤配送との関連を解析することを計画した．上述のように，オーキシン分解系を利用して，Get3およびPex19をそれぞれacute lossし，Pex15を一過的に発現させ，どちらの経路を遮断した時にPex15がミトコンドリア外膜に誤局在するのかを調べる．この系を使うことで，PEX19欠損によるペルオキシソーム膜の消失を回避でき，Msp1依存的な誤配送Pex15の局在化の校正をタイムラプスで追跡することができると考えている．
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| Causes of Carryover |
学会参加や研究打ち合わせのため計上していた旅費が，オンライン開催と予定が変更になったことで次年度に持ち越すこととした．本年度は対面での開催される場合，その旅費として使用する．もしくは，物品費として使用する．
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] GET pathway mediates transfer of mislocalized tail-anchored proteins from Mitochondria to the ER.2022
Author(s)
Matsumoto, S., Ono, S., Shinoda, S., Kakuta, C., Okada, S., Ito, T., Numata, T., Endo, T
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Journal Title
Journal of Cell Biology
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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