ブックタイトルSENTAN せんたん MAY 2021 vol.30

概要

SENTAN せんたん MAY 2021 vol.30

知の扉を開く生命活動の謎を秘めたタンパク質の構造と機能を解明するバイオサイエンス領域構造生命科学研究室塚﨑智也教授運び屋の機能市川宗厳助教生物は生命の営みを維持するため、個々の細胞が丈夫な生体膜で覆われている。その膜は、バリアをつくって細胞内部の環境を保護するが、一方で膜に埋め込まれたタンパク質（輸送体）により、必要に応じて生成物を排出したり、分子を取り込んだりと細胞内外をつなぐ運び屋の機能も備えている。塚﨑教授は、細胞内のタンパク質が膜を通り抜けて排出される機構について分子レベルで明らかにする研究に挑んでいる。「タンパク質という大きなポリマー（重合体）がどのようにして膜を越えるのか、その機構には多くの謎が残されています」生体膜は、水になじまない脂質の分子が二重に並んだ構造なので、水溶性のタンパク質は通れない。このため、水になじむ性質を内部に持つ輸送体タンパク質があらかじめ膜を貫通して刺さっており、その内部を経由して物質が運ばれる。世界最高レベルで解明宮﨑亮次助教そこで塚﨑教授は、運び屋のタンパク質の立体構造について、X線結晶構造解析という手法により原子レベルの高解像度の実験データを得たうえで、タンパク質の取り込みから輸送、排出までの機構を解明しようと研究を重ねた。その結果、まず、タンパク質の通り道となる膜タンパク質複合体（SecYEG）の構造を世界最高レベルの高解像度で解析したところ、そのタンパク質の一部がフタの役目をして、取り込んだ物質が通過する時だけ、開く仕組みを突き止めた。次いで、タンパク質を膜に組み込む役割の膜タンパク質（YidC）の構造を世界で初めて決定。さらに、細菌の膜にあり、タンパク質輸送の機構を駆動する分子モータータンパク質（SecDF）の立体構造の解明にも成功。SecDFは、水素イオンの流入により生じるエネルギーを利用して、真っ直ぐの構造や鉤（かぎ）型構造に変化することがわかった。このことから、伸長・屈曲?SecDFのモデルの構造変化を05 S E NTAN