チオレドキシン様ドメインを持つ小胞体膜タンパク質の機能解析

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小胞体では、(1)タンパク質品質管理、(2)Ca^<2+>恒常性と(3)酸化還元反応の3者は密接に関係している。TMX4は小胞体内で還元酵素として機能することから、「TMX4は小胞体内およびサイトゾルのCa^<2+>濃度を感知し、小胞体内のRedox状態を変化させ、タンパク質フォールディングの制御に関わっている」という機能モデルを考え、検証した。今年度はこのモデルを提唱するために必要な実験のうち、コンプレックス解析、Ca^<2+>との結合性、タンパク質品質管理機構に対する影響、に関する研究を実施した。産業技術総合研究所・夏目チームとの共同研究によって、TMX4と相互作用するタンパク質を質量分析法によって網羅的に解析を行ったところ、CNX、ERp57など、Ca^<2+>と密接な関係を持つ小胞体シャペロンタンパク質との相互作用が観察された。また、ショ糖密度勾配遠心法を用いて、内在性TMX4がCNX、ERp57と複合体を形成している可能性を明らかにした。TMX4のC末端ドメインリコンビナントタンパク質のCDスペクトルを測定し、Ca^<2+>濃度依存的構造変化を検証し、TMX4のC末端の構造はカルシウム濃度に関係がないことが明らかになった。培養細胞を用いて、TMX4発現量を変化させ、放射性同位元素を用いたパルスチェイス実験により、TMX4の発現量変化が、(1)代表的な分泌タンパク質のフォールディング、(2)小胞体関連分解モデル基質の分解効率いずれにも影響を与えないことを明らかにした。本研究によって、TMX4は還元酵素として小胞体フォールディング機構に関与する可能性を示すことができた。フォールディングに関与する還元酵素の初めての例としてTMX4を同定する事ができたという点で、本研究は小胞体タンパク質品質管理の理解を深めるための大きな成果をあげたと言える。