オルガネラ表層におけるタンパク質の構造認識と膜透過機能

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細胞表層やオルガネラ表層では,低分子のみならずタンパク質のような高分子も,選択的かつ能動的に出入りさせている。ミトコンドリアや葉緑体などのオルガネラでは,オルガネラの外で作られるオルガネラ固有のタンパク質を正しく内部に取り込むことが,オルガネラの機能維持に不可欠である。我々はすでに,ミトコンドリアタンパク質がミトコンドリア表層で識別されるためのシグナルが,延長ペプチドの特にアミノ末端側に誘起される両親媒性のαヘリックス構造であることを明らかにしている。本研究ではこれに引き続いて,葉緑体タンパク質が葉緑体表層で識別されるためのシグナルを明からにした。葉緑体のチラコイドタンパク質であるプラストシアニンの延長ペプチドの1ー37残基に対応するペプチドPC37を化学合成し,そのコンホメ-ションを円二色性(CD)スペクトルで調べた。その結果,PC37は水溶液中では特定の二次構造はとらないが,葉緑体表層のモデルであるSDSやリゾレシチンの存在下またはメタノ-ル中ではヘリックス構造が誘起される(20ー40%)ことが明らかになった。次に,PC37のリン脂質リポソ-ムへの作用をvesicle content release法で調べ,ミトコンドリアタンパク質の延長ペプチドに対応するペプチドの場合と比較した。後者の場合は1μM程度の濃度でリポソ-ムを壊すのに対し,PC37は100μMまで濃度を上げてもリポソ-ムをほとんど壊さなかった。リポソ-ム中の酸性リン脂質や糖脂質の割合を変えても,PC37のリポソ-ムへの作用は変わらなかった。このことは,PC37がたとえ部分的にヘリックス構造をとったとしても,両親媒性ヘリックスにはならないと考えれば説明できる。つまり,ミトコンドリアタンパク質と葉緑体タンパク質は対応するオルガネラ表層で,「両親媒性ヘリックス」と「両親媒性でないヘリックス」というシグナルの違いにより,識別されていると考えられる。