Structure and function of glycolipid MPIase involved in biogenesis of membrane proteins

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。