Structure and function of glycolipid MPIase involved in biogenesis of membrane proteins

参与膜蛋白生物合成的糖脂 MPIase 的结构和功能

基本信息

批准号：
22H02567
负责人：
西山賢一
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

膜タンパク質は、一連のタンパク質性因子の作用により膜挿入し高次構造を形成して機能発現する。我々は、モデル生物大腸菌では膜タンパク質のバイオジェネシスには糖脂質MPIaseが必須であることを明らかにした。MPIaseはタンパク質膜挿入・膜透過に関わるSecYEGやYidC、TatABCと相互作用して作動するだけでなく、膜タンパク質複合体全般と協働する。本研究では、多機能糖脂質MPIaseの構造と機能の研究を進め、膜タンパク質のバイオジェネシスの分子機構を明らかにすることを目的とする。MPIase生合成遺伝子探索では、糖鎖繰り返しユニットが1個だけの化学合成標品（mini-MPIase)を用いて糖鎖重合活性を検出した。現在本酵素を精製中である。タンパク質膜挿入の生化学的解析では、糖鎖繰り返しユニットが2個、3個の化学合成標品や、官能基を修飾した化学修飾MPIase標品を用意し、MPIase活性に必要な要素を確定し、報告した。MPIase枯渇膜を用いたプロテオーム解析では、ストレス応答に関わる膜タンパク質の発現量はMPIase枯渇により増加することを見出した。一方、MPIase枯渇膜では複合体を形成する膜タンパク質や膜貫通領域の数が多い膜タンパク質の発現量が大幅に減少することが判明した。さらに、複合体タンパク質の機能を膜電位測定によって解析したところ、例えば、F0F1 ATPaseでは発現量が5割弱に減少していたが、膜電位は全く形成されなかった。したがって、MPIaseは多くの膜タンパク質の発現に影響を与え、特に、複雑な構造を有するタンパク質や複合体の形成に重要であることが示唆された。

膜蛋白通过通过一系列蛋白质因子的作用插入膜以形成更高阶结构来发挥作用。我们已经透露，在模型生物学大肠杆菌中，糖脂质mpiase对于生物发生至关重要，即一种膜蛋白。 MPIASE不仅在与Secyeg，Yidc和Tatabc的互动中起作用，它们参与了蛋白质膜插入和膜渗透性，而且还与所有膜蛋白络合物合作。在这项研究中，目的是对多功能糖脂质MPIASE的结构和功能进行研究，并阐明生物发生的分子机制，一种膜蛋白。在搜索MPIASE LIVE合成基因时，使用仅反复糖链的化学合成靶（Mini-MPIASE）检测到糖链极化活性。该酶目前正在净化。我报道，在蛋白质膜插入的生化分析中，我报道了修改感性组的两个化学合成项目和化学修饰的MPIASE项目，以确定MPIASE活动所需的元素。使用MPIASE耗竭的原始瘤发现，涉及应力反应的膜蛋白量增加了MPIASE耗竭。另一方面，在MPIASE耗竭膜中，发现形成复杂的膜蛋白的量和具有大量膜穿透区域的膜蛋白量大大减少。此外，当通过薄膜测量分析复合蛋白的功能时，例如，F0F1 ATPase的表达降低到小于50％，但没有形成膜电位。因此，MPIASE影响了许多膜蛋白的表达，这表明它对于形成具有复杂结构的蛋白质和复合物尤其重要。