大腸菌におけるFfh/4.5S RNAに依存したタンパク質膜挿入経路の完全再構成

大肠杆菌中 Ffh/4.5S RNA 依赖性蛋白膜插入途径的完整重建

基本信息

批准号：
17026006
负责人：
西山賢一
金额：
$ 2.69万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17026006/
关键词：
SRP 4.5S RNA タンパク質膜挿入 SecYEG 再構成大腸菌

项目摘要

大腸菌において膜内在性タンパク質は、その合成に共役して膜挿入することが知られている。疎水性の強い膜貫通領域はシグナル認識粒子(SRP)とSRP受容体(SR; FtsY)により膜にターゲットされ、タンパク質膜透過装置(SecYEG)上で膜挿入が進行すると考えられている。SRPは細菌から動物細胞に至るまで、すべての生物に保存されている。大腸菌においては、SRPはFfhタンパク質と4.5S RNAにより構成されている。前年度までの研究により、膜タンパク質MtlAの膜挿入はSRP/SR、SecYEGおよび膜挿入新因子により再構成できることを示し、さらに新因子はlipidA誘導体であることを報告した(J.Biol.Chem.,2006)。この再構成系と、前年度構築した4.5S RNAの枯渇株から調製したタンパク質合成系を組み合わせて、4.5S RNAの機能解析を開始し、4.5S RNAに依存した膜挿入再構成系を確立した。この過程で、4.5S RNAを枯渇した株でSecYEGを大量生産させると生育が回復することを見出した。これまで4.5S RNAは、tRNAやrRNA以外では大腸菌で生育に必須な唯一のスモールRNAであると考えられていたが、本研究により膜挿入部位の増加により4.5S RNAの必要量は大幅に減少することが明らかとなった。4.5S RNAとSecYEGの機能的関連を強く支持する結果である。また、4.5S RNA枯渇株でFfhやFtsYを大量生産させても生育は回復しなかったため、4.5S RNA枯渇株の生育の回復はSecYEGに特異的であることも判明した。これらの成果については、現在論文準備中である。

在大肠杆菌中，已知膜整合蛋白与它们的合成并插入膜结合。高度疏水的跨膜区域通过信号识别颗粒（SRP）和SRP受体（SR; FTSY）靶向膜，并被认为会导致膜插入以在蛋白质膜通透性（SECYEG）上进展。从细菌到动物细胞，SRP在所有生物体中均保守。在大肠杆菌中，SRP由FFH蛋白和4.5S RNA组成。直到上一年的研究表明，膜蛋白MTLA的膜插入可以由SRP/SR，SECYEG和新型膜插入因子重组，而新因子是Lipida衍生物（J.Biol。Chem。，2006）。该重建系统与去年构建的4.5S RNA耗尽菌株制备的蛋白质合成系统结合使用，以开始对4.5S RNA的功能分析，并建立了依赖于4.5S RNA的膜插入重建系统。在此过程中，我们发现Secyeg的质量生产在耗尽4.5S RNA的菌株中可恢复生长。到目前为止，除了tRNA和rRNA以外，4.5S RNA被认为是唯一对大肠杆菌生长至关重要的小RNA，但是这项研究表明，膜插入位点的增加显着降低了所需的4.5S RNA量。这结果强烈支持4.5S RNA和Secyeg之间的功能关联。还发现，即使在4.5S耗尽RNA的菌株中产生质量产生的FFH和FTSY，耗尽4.5S RNA的菌株的生长也无法恢复。还发现，4.5S RNA耗电菌株的生长的恢复是特定于secyeg的。这些结果目前正在准备中。