小胞体膜における前駆体蛋白質の透過機構の解明

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細胞内で合成される蛋白質の多くは、リボソーム上での合成に引き続く膜透過システムを経て細胞外へ分泌、または細胞内の小器官へと仕分けられる。一般に、分泌蛋白質の膜透過は原核細胞では細胞膜系を、動物細胞では小胞体(ER)膜系をとおして行われる。近年、両者の透過機構は基本的に類似していることが明らかになってきた。今年度は、小胞体膜における前駆体蛋白質の透過機構を解明するためにシグナルペプチドの機能に焦点をしぼり以下の研究を行った。1、当研究室で大腸菌の系で利用してきたモデル前駆体蛋白質proOmpF-Lppのシグナルペプチド部分とウシプレプロラクチンの成熟体部分から成るキメラ蛋白質proOmpFPL(191アミノ酸残基)をcDNA上で構築した。proOmpFPLはin vitro膜透過実験系(イヌ膵臓ミクロソーム画分存在下にコムギ胚芽を用い蛋白質合成した)でその膜透過を確認した。2、シグナルペプチドの疎水領域を人工的にLeu残基から成るクラスター(5〜20残基)に置換したproOmpFPL(L-series)を作製し、膜透過効率を調べた。効率は疎水領域の長さに特異的で、Leu:10残基で最大となった。3、次に、これらのSRP(シグナル認識粒子)による合成阻害(translation arrst)効率を調べたところ、膜透過の場合同様Leu:10残基で阻害は最大になり、それ以上では若干効率が落ちる程度だった。以上から、小胞体膜における膜透過の際、前駆体蛋白質のシグナルペプチドの疎水領域がその効率に重要であり、さらにSRPの認識(結合)の特異性の決定にも関与することが明らかになった。