2013 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリア膜を舞台としたタンパク質の交通管制機構の解明
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22227003
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
遠藤 斗志也 京都産業大学, 総合生命科学部, 教授 (70152014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 康 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (50631876)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / 酵母 / トランスロケータ / 膜透過 / ERMES複合体 / 脂質輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酵母ミトコンドリアのタンパク質の交通管制システムについて，ミトコンドリアの膜構造，脂質，ERとの関係なども含めて，その働く機構を理解することをめざした。
１ ミトコンドリアのNアンカー型外膜タンパク質Om45が，そのN端側膜貫通（TM）配列を介して外膜にサイトゾル側から組み込まれるのではなく，膜間部側から外膜に組み込まれる膜トポロジーを有することを確かめた。Om45はまず内膜のTIM23複合体と内膜膜電位の働きを使って，外膜TOM40複合体のチャネルを完全に透過し，その後膜間部側から外膜に組み込まれるという，まったく新しい経路を使って外膜に組み込まれることが分かった。
２ ERとミトコンドリアをつなぐテザリング複合体ERMESがERとミトコンドリア間で脂質輸送を担うかどうか，論争となっている。そこでERMESの構成因子であるMdm12とMmm1を大腸菌に発現させて精製する条件を確立した。Mdm12について結晶化を行い，X線構造を決定した。Mdm12には深い疎水性ポケットがあり，そこに大腸菌由来のリン脂質が結合していることが分かった。界面活性剤で脂質を除去したMdm12についてもX線構造を決定した。疎水性ポケットの疎水性残基を親水性残基に置換すると酵母の増殖能に欠損が生じた。Mdm12が脂質結合タンパク質であることはERMESが脂質輸送に関わる事を示唆する。そこでさらにin vitroで，リポソームおよび単離ミトコンドリアを用いて，Mdm12およびMmm1-Mdm12複合体について脂質輸送アッセイを行い，特に後者に高い脂質輸送能があることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初はタンパク質の交通を中心にミトコンドリアの生合成の分子機構を解明することをめざしていた。今回， ER-ミトコンドリアのテザリング部位ERMES複合体の構成因子Mdm12が脂質結合タンパク質であることを明らかにできたことから，論争となっているERMES複合体の脂質輸送への関わりを証明できたと考えている。これはミトコンドリア生合成を理解する上で，タンパク質トランスロケータを中心とするタンパク質の交通という観点に加えて，脂質の交通という観点からも切り込めることを示唆する物であり，予想しなかった発展である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究代表者が名古屋大学から京都産業大学に異動し，さらに分担者の田村康（名古屋大学）が山形大学に異動したので，今後は京都産業大学と山形大学で，効率よく研究を推進したい。
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[Journal Article] Ubiquitin is phosphorylated by PINK1 to activate parkin2014
Author(s)
F. Koyano, K. Okatsu, H. Kosako, Y. Tamura, E. Go, M. Kimura, Y. Kimura, H. Tsuchiya, H. Yoshihara, T. Hirokawa, T. Endo, E. A. Fon, J. F. Trempe, Y. Saeki, K. Tanaka, and N. Matsuda
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Journal Title
Nature
Volume: 510
Pages: 162-166
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Tam41 is a CDP-diacylglycerol synthase required for cardiolipin biosynthesis in mitochondria2013
Author(s)
Y. Tamura, Y. Harada, S. Nishikawa, K. Yamano, M. Kamiya, T. Shiota, T. Kuroda, O. Kuge, H. Sesaki, K. Imai, K. Tomii, and T. Endo
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Journal Title
Cell Metab.
Volume: 17
Pages: 709-718
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Analysis of two presequence binding domains of Tim502013
Author(s)
Kaori Esaki, Bytul Rahman, Yuki Ishimaru, Shin Kawano, and Toshiya Endo
Organizer
DynaMito 2013: The 4th International Symposium on Dynamics of Mitochondria - from Molecular Mechanisms to Physiological Functions and Disease
Place of Presentation
沖縄
Year and Date
2013-10-28 – 2013-11-01
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[Presentation] Tam41 is a CDP-diacylglycerol synthase for cardiolipin biosynthesis in mitochondria2013
Author(s)
Yasushi Tamura, Yoshihiro Harada, Shuh-ichi Nishikawa, Koji Yamano, Megumi Kamiya, Takuya Shiota, Takuya Kuroda, Osamu Kuge, Hiromi Sesaki, Kenichiro Imai, Kentaro Tomii, and Toshiya Endo
Organizer
DynaMito 2013: The 4th International Symposium on Dynamics of Mitochondria - from Molecular Mechanisms to Physiological Functions and Disease
Place of Presentation
沖縄
Year and Date
2013-10-28 – 2013-11-01
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[Presentation] Structural analysis of Mdm122013
Author(s)
Shin Kawano, Si-quinbala, Eri Asai, and Toshiya Endo
Organizer
DynaMito 2013: The 4th International Symposium on Dynamics of Mitochondria - from Molecular Mechanisms to Physiological Functions and Disease
Place of Presentation
沖縄
Year and Date
2013-10-28 – 2013-11-01
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