ミトコンドリアタンパク質の輸送における仕分けの仕組みの解析

线粒体蛋白质转运分选机制分析

基本信息

批准号：
06J06662
负责人：
山野晃史
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

ミトコンドリア外膜にはβバレル構造をもつ膜タンパク質が存在する。βバレル型膜タンパク質はすべて核のDNAによってコードされているため、サイトゾルで合成された後、ミトコンドリア外膜に正しいトポロジーで挿入され、機能すべきタンパク質複合体へとアセンブリーすると考えられる。出芽酵母ミトコンドリアの外膜に存在するTOB複合体と呼ばれるタンパク質複合体はβバレル型膜タンパク質の組み込みに必須である。近年、ミトコンドリア形態を維持するタンパク質がTOB複合体のサブユニットであることが見出されたが、その分子機構は全く不明であった。そこでまず、Mdm10のミトコンドリア局在化シグナルとして重要であると考えられるアミノ酸をアラニンに置換したMdm10変異体シリーズを作成した。その酵母株から単離したシトコンドリアを用いた解析から期待通り、変異Mdm10はミトコンドリアにほとんど存在しないことがわかった。この単離ミトコンドリアを利用しMdm10が減少すると、βバレルタンパク質はTOB複合体との輸送中間体として停留し、外膜に組み込まれなくなることを見出した。また、TOB複合体にはMdm10を含まないコア複合体とMdm10を含むホロ複合体の2つの状態が存在するが、Mdm10を過剰発現させるとコア複合体とホロ複合体の量的平衡が変化し、βバレルタンパク質の組み込みが特異的に阻害されることを見出した。さらにβバレルタンパク質とTOB複合体との輸送中間体にはMdm10は含まれないことがわかった。これらの結果はMdm10がβバレル膜タンパク質のアセンブリ過程をモニターする品質管理機能を備えていることを強く示唆している。

线粒体外膜的膜蛋白具有β-桶结构。由于所有β-贝尔膜蛋白均由核DNA编码，因此被认为插入具有正确拓扑的线粒体外膜中，并组装成功能性蛋白质复合物中。线粒体线粒体外部膜中存在称为A TOB复合物的蛋白质复合物对于掺入β-桶膜蛋白是必不可少的。近年来，已经发现维持线粒体形式的蛋白质是TOB复杂亚基，但分子机制是完全未知的。因此，首先，我们创建了一个MDM10突变体系列，其中氨基酸被认为是MDM10的线粒体定位信号很重要的氨基酸。使用酵母菌分离出的Citochria的分析表明，线粒体中的MDM10很少存在。当MDM10使用这种分离线粒体减少时，发现β-桶蛋白作为与TOB复合物的中间运输停止，并且未掺入外部膜中。此外，TOB复合物具有两个条件，一种不包含MDM10的核心复合物和包含MDM10的Holo复合物，但是当MDM10过多时，核心复合物和Holo复合物之间的定量平衡变化。蛋白质嵌入被特异性抑制。此外，发现MDM10不包括在β-桶蛋白与TOB复合物之间的中间运输中。这些结果强烈表明MDM10具有质量控制功能，可监视β-贝尔膜蛋白的组装过程。