新規糖脂質MPIaseが引き起こす生体膜の形状制御の原理解明

阐明新型糖脂 MPIase 诱导生物膜形状控制的原理

• 批准号: 22K05323
• 负责人: 三浦 薫
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Suntory Foundation for Life Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05323/
• 关键词: 膜の形態変化; 糖脂質; 脂質二重膜; 膜突起; 巨大リポソーム; MPIase; タンパク質膜挿入

大腸菌内膜に存在するMPIaseは膜蛋白質の膜挿入を促進させるユニークな活性を持つ糖脂質である。最近我々は、MPIaseが脂質二重膜にチューブ状の突起を形成させることを見出した。そこで、膜蛋白質膜挿入活性を持つ糖脂質MPIaseの膜形状制御メカニズムを明らかにし、その生物学的な意義を理解することとした。初年度は、MPIaseが脂質二重膜の形状を変化させる原理を物理化学的手法により解析し、その制御機構を明らかにした。１）MPIaseやMPIase誘導体による膜の形態変化の観察　MPIaseにより巨大リポソーム（GUV）上に引き起こされる突起形成の頻度のMPIase濃度依存性や、その膜突起の径、本数等を蛍光顕微鏡やネガティブ染色電子顕微鏡により解析した。安定にGUVを観測するための最適な試料条件の検討を行った。２）MPIaseの膜上での局在分布解析　MPIaseにより形態変化が起こっているGUV膜においてMPIaseの局在分布をMPIase抗体や蛍光標識合成MPIase類縁体を用いて蛍光顕微鏡により解析した。３　膜上のパッキングの強さの分布解析　突起が形成されている膜に膜環境感受性色素を入れて、膜上でのパッキング強さの分布をGUVの各位置の蛍光スペクトルのピークシフトにより観測し、形態変化との関係性を考察した。４　電子顕微鏡によるチューブ状突起の微細構造の観察　MPIaseによって形成されたチューブ状膜突起の微細構造を調べるため、クライオ電子顕微鏡やネガティブ染色電子顕微鏡を用いた解析を行った。

MPIase 存在于大肠杆菌的内膜中，是一种糖脂，具有促进膜蛋白插入膜的独特活性。最近，我们发现 MPIase 会导致脂质双层膜中管状突起的形成。因此，我们决定阐明具有膜蛋白膜插入活性的糖脂MPIase的膜形状控制机制，并了解其生物学意义。第一年，我们利用物理化学方法分析了MPIase改变脂质双层膜形状的原理，并阐明了其控制机制。 1) MPIase和MPIase衍生物引起的膜形态变化的观察使用MPIase引起的巨脂质体(GUV)上突起形成的频率对MPIase浓度、膜突起的直径和数量等的依赖性。使用荧光显微镜和负染色电子束进行分析。我们研究了稳定 GUV 观测的最佳样品条件。 2)MPIase在膜上的定位分布的分析使用MPIase抗体和荧光标记的合成MPIase类似物，通过荧光显微镜分析MPIase在由于MPIase而发生形态变化的GUV膜中的定位分布。 3 膜上堆积强度分布分析 在形成突起的膜上添加膜环境敏感染料，通过荧光光谱各位置的峰移观察膜上堆积强度的分布。 GUV ，我们考虑了与形态变化的关系。 4 使用电子显微镜观察管状突起的微观结构为了研究MPIase形成的管状膜突起的微观结构，使用冷冻电子显微镜和负染色电子显微镜进行分析。

项目成果

Sec非依存性膜蛋白質膜挿入における大腸菌由来糖脂質MPIaseの作用機構の解明

阐明大肠杆菌来源的糖脂 MPIase 在 Sec 独立膜蛋白膜插入中的作用机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 野村†;森;大澤;藤川;西山;島本
• 通讯作者: 島本

Role of a bacterial glycolipid in Sec-independent membrane protein integration

细菌糖脂在不依赖于 Sec 的膜蛋白整合中的作用

• 发表时间: 2023
• 作者: Nomura K;Mori S;Fujikawa K;Osawa T;Tsuda S;Yoshizawa-Kumagaye K;Masuda S;Nishio H;Yoshiya T;Yoda T;Shionyu M;Shirai T;Nishiyama KI;Shimamoto K.;Kaoru Nomura
• 通讯作者: Kaoru Nomura

Sec非依存性膜蛋白質膜挿入における大腸菌由来糖脂質MPIaseの役割解明

阐明大肠杆菌衍生的糖脂 MPIase 在不依赖于 Sec 的膜蛋白膜插入中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 野村†;森;藤川;大澤;津田;熊谷;増田;西尾;吉矢;西山;島本
• 通讯作者: 島本