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。

线粒体外膜含有带有β-桶结构的膜蛋白。由于所有β-桶型膜蛋白均由核DNA编码，因此被认为它们是在细胞质中合成的，然后将其插入正确的拓扑中的线粒体外膜并组装到蛋白质络合物中，该蛋白质络合物应起作用。蛋白质复合物（称为TOB复合物）存在于发芽的酵母线粒体外膜中，对于整合β-桶型膜蛋白是必不可少的。近年来，已经发现维持线粒体形态的蛋白质是TOB复合物的亚基，但它们的分子机制是完全未知的。首先，我们创建了一系列的MDM10突变体，其中一种氨基酸被认为是MDM10的线粒体定位信号，被丙氨酸代替。正如从酵母菌菌株中分离出的citchondria的分析所预期的那样，线粒体几乎没有突变的MDM10。已经发现，当使用该分离的线粒体减少MDM10时，β-桶蛋白作为与TOB复合物中间的运输蛋白保持，并且不再整合到外膜中。此外，尽管TOB复合物中有两个状态：一种不包含MDM10和包含MDM10的全胶质复合物的核心复合物，但发现MDM10的过表达会改变核心复合物和全胶质复合物的定量平衡，并明确抑制β-雄性蛋白的整合。此外，发现MDM10在β-桶蛋白和TOB复合物之间的转运中没有包含。这些结果强烈表明MDM10具有质量控制功能，可以监测β-桶膜蛋白的组装过程。