ペルオキシソーム形成因子群の膜インターフェイス機能と動態制御

本年度は以下の研究項目に取り組み、独創性の高い成果を挙げることができた。1) ペルオキシソームマトリックスタンパク質の輸送・局在化機構の解明ペルオキシソーム移行シグナル1(PTS1)受容体、Pex5pの膜状ドッキング因子Pex14pのN-末側領域、Pex14p(25-70)の結晶構造解析に成功、3個のヘリックスからなるドメイン構造を明らかにした。また、保存性が高く重要なPhe-35およびPhe-52を含む結合部位(Sites 1&2)にPex5pのペンタペプチドモチーフWXXXF/Yがすっぽりはまり込む構造をとっていることも見出した。2) ペルオキシソーム膜タンパク質の輸送と膜形成機構膜形成因子Pex19pは、新規合成されたペルオキシソーム膜タンパク質と細胞質中で複合体を形成、経時的にペルオキシソーム膜上に標的化すること、その標的分子がPex3pであることが見出された(Class I ; Pex19p-and Pex3p-dependent membrane protein import pathway)。今回、Pex3pの輸送機構をセミインタクト細胞系、無細胞輸送系などを確立し検討したところ、Pex3pは上記PMPと同様にシトゾールで翻訳後Pexlgpと複合体を形成、膜上Pex16pを標的として局在化することを明らかにした(Class II : Pex19p-and Pex16p-dependent membrane protein import pathwayを提唱した)。3) ペルオキシソームの分解系動物細胞ではほとんど不明のペルオキシソーム分解系の分子機構を明らかにすべく種々検討した結果、ペルオキシソーム特異的なオートファジーと思われる現象(リソゾームでの分解)が起きることを、初めて形態学的および生化学的に見出した。その特異的分解には、LC3(Atg8)およびペルオキシソーム形成因子Pex14pの関与を見出した。4) エーテルリン脂質プラスマローゲンの機能と制御機構ペルオキシソームは、重要なリン脂質プラスマローゲンの生合成経路のうち初期2段階反応をdihydroxyacetone-phosphate acyltransferase(DHAPAT)およびalkyl-dihydroxyacetonephosphate synthase(ADAPS)により担う。プラスマローゲンの機能と輸送機構の解明を目的とし、ADAPS障害性CHO変異細胞株ZPEG251の分離に成功した。プラスマローゲンのペルオキシソーム-小胞体での生合成終了後の膜への輸送経路を検討した結果、post-Golgi区画に局在化した。その輸送はATP依存性であるが、微小管形成や小胞輸送の阻害剤の影響は受けない経路であることも見出した.

本年度は以下の研究項目に取り組み、独創性の高い成果を挙げることができた。1) ペルオキシソームマトリックスタンパク質の輸送・局在化機構の解明ペルオキシソーム移行シグナル1(PTS1)受容体、Pex5pの膜状ドッキング因子Pex14pのN-末側領域、Pex14p(25-70)の結晶構造解析に成功、3個のヘリックスからなるドメイン構造を明らかにした。また、保存性が高く重要なPhe-35およびPhe-52を含む結合部位(Sites 1&2)にPex5pのペンタペプチドモチーフWXXXF/Yがすっぽりはまり込む構造をとっていることも見出した。2) ペルオキシソーム膜タンパク質の輸送と膜形成機構膜形成因子Pex19pは、新規合成されたペルオキシソーム膜タンパク質と細胞質中で複合体を形成、経時的にペルオキシソーム膜上に標的化すること、その標的分子がPex3pであることが見出された(Class I ; Pex19p-and Pex3p-dependent membrane protein import pathway)。今回、Pex3pの輸送機構をセミインタクト細胞系、無細胞輸送系などを確立し検討したところ、Pex3pは上記PMPと同様にシトゾールで翻訳後Pexlgpと複合体を形成、膜上Pex16pを標的として局在化することを明らかにした(Class II : Pex19p-and Pex16p-dependent membrane protein import pathwayを提唱した)。3) ペルオキシソームの分解系動物細胞ではほとんど不明のペルオキシソーム分解系の分子機構を明らかにすべく種々検討した結果、ペルオキシソーム特異的なオートファジーと思われる現象(リソゾームでの分解)が起きることを、初めて形態学的および生化学的に見出した。その特異的分解には、LC3(Atg8)およびペルオキシソーム形成因子Pex14pの関与を見出した。4) エーテルリン脂質プラスマローゲンの機能と制御機構ペルオキシソームは、重要なリン脂質プラスマローゲンの生合成経路のうち初期2段階反応をdihydroxyacetone-phosphate acyltransferase(DHAPAT)およびalkyl-dihydroxyacetonephosphate synthase(ADAPS)により担う。プラスマローゲンの機能と輸送機構の解明を目的とし、ADAPS障害性CHO変異細胞株ZPEG251の分離に成功した。プラスマローゲンのペルオキシソーム-小胞体での生合成終了後の膜への輸送経路を検討した結果、post-Golgi区画に局在化した。その輸送はATP依存性であるが、微小管形成や小胞輸送の阻害剤の影響は受けない経路であることも見出した.