小胞体膜トランスロコンにおけるタンパク質膜透過の動態

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細胞には各種オルガネラ膜が存在し,それぞれ特定のタンパク質が局在化して,オルガネラ固有の機能を発揮している。小胞体は真核細胞内の分泌系オルガネラに存在するタンパク質の合成,膜透過および膜組み込みを担っている。これらの多彩な機能は,小胞体のトランスロコンとよばれるタンパク質膜透過装置によって実現されている。またこのトランスロコンを介した膜蛋白質の構造形成に正荷電アミノ酸残基が寄与することが報告されてきた。私はこれまでに正電荷が膜透過抑制作用を持つことを発見してきた。さらにこの作用は内腔側の糖鎖付加によって抑制され,正電荷部分も膜透過することを見出した。現在のところ,正電荷による透過抑制,ポリペプチド鎖の正逆両方向へのゆらぎ,及び糖鎖による方向性付与のバランスによって,ポリペプチド鎖の動きが決まると考えている。24年度はこれまでの研究成果をもとに,真核細胞小胞体膜におけるタンパク質膜透過機構について,正電荷の作用と順逆両方向への駆動機構に絞ってさらに展開した。真核細胞小胞体での膜透過は合成と共役したかたちで起こる。すなわち,合成によるポリペプチド鎖の伸長が駆動力となると考えられてきた。しかし,正電荷による膜透過抑制の研究において,合成完了後に起こる正逆両方向へのポリペプチド鎖の動きが見られ,そのトランスロコンを介した動きは様々な駆動様式が関わる事が示唆された。そこで正電荷の抵抗を克服して膜透過するモデルを構築し,それに基づいて系統的モデルタンパク質のふるまいを解析した。それにより膜透過が完了し内腔に存在する上流配列によって膜透過挙動が異なることを明らかにした。その順方向への駆動には二価イオンを必要とする細胞質側因子の存在も示唆された。さらに正電荷によりポリペプチド鎖が逆方向へも動きうることが確認できた。これは真核細胞小胞体の膜透過において新たな概念を提唱するものである。以上の内容は論文投稿直前の状態である.