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。

膜蛋白是通过一系列蛋白质因子的作用来插入膜的，形成了高阶结构，并在功能上表达。我们透露，糖脂MPIASE对于模型有机体大肠杆菌中膜蛋白的生物发生至关重要。 MPIASE不仅与涉及蛋白质膜插入和透化的Secyeg，Yidc和Tatabc相互作用，而且还与膜蛋白复合物相互作用。这项研究旨在研究多功能糖脂MPIASE的结构和功能，并阐明膜蛋白生物发生的分子机制。在搜索MPIASE生物合成基因时，使用仅包含一个重复的聚糖单元的化学合成产物（Mini-MPIASE）检测到聚糖聚合活性。该酶目前正在纯化。在蛋白质膜插入的生化分析中，准备了两个和三个具有重复聚糖单元的化学合成样品，并准备了具有官能团的化学修饰的MPIASE样品，并确认并报告了MPIASE活性所需的元素。使用耗尽MPIASE的膜的蛋白质组分析表明，参与应激反应的膜蛋白的表达水平由于MPIASE耗竭而增加。另一方面，发现膜蛋白的表达水平显着降低，形成具有大量跨膜区域的复合物和膜蛋白。此外，当通过膜电位测量分析复合蛋白的功能时，例如，F0F1 ATPase的表达水平降至不到50％以下，但没有形成膜电位。因此，已经提出MPIASE会影响许多膜蛋白的表达，这对于与复杂结构的蛋白质和复合物的形成尤其重要。