Division of cellular function of nuclear transport pathways

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私たちは、特定の輸送経路で核内へ輸送される基質タンパク質を同定する技術を使って、12のImportinβファミリー核内輸送運搬体の大規模基質同定を行い、Importinファミリーが構成するヒト細胞の核内輸送経路全てを網羅した。この解析で、一つの運搬体分子が、従来考えられていたような共通配列を持たない多くの輸送基質を運ぶことを改めて証明することができた。その理由を理解することは輸送分野に残された根源的な問題の一つである。そこで、Transportin-SR（TrnSR）とImportin-13 (Imp13)の２つの運搬体分子を例にとって、一つの運搬体が共通配列を持たない基質を特異的に認識する仕組みの解析を進めた。この２つの運搬体は、一次構造上の相同性が高いにもかかわらず、我々の解析では少数の共通基質しか持たないことがわかっていたからである。先ず最初に、それぞれの運搬体が結合する基質との共結晶構造（報告済み）から得られた基質結合アミノ酸と、進化トレース法で高いKL-valueを持つアミノ酸をピックアップすることで、それぞれの運搬体が基質と結合するであろうと考えられるアミノ酸をピックアップした（TrnSRは5アミノ酸、Imp13は10アミノ酸）。それぞれのアミノ酸に変異を加えて、我々が同定した基質候補と総当たりで、Beads Halo法を利用したハイスループット結合解析を行った。代表的なものは、表面プラズモン共鳴（SPR）で結合を定量した。また、結合に関与する運搬体上のアミノ酸残基の違いによって基質タンパク質をグループ分けして、構造情報を解析した。その結果、運搬体-基質の結合様式には、従来考えられていたような基質上の共通配列と運搬体分子上の特定部位の定型的な結合を遥かに超えた多様性があり、運搬体と基質の特異性決定は予想以上に複雑であることがわかった。