Research Abstract
MPIアーゼはタンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素（グリコリポザイム）である
MPIase is a glycolipozyme essential for membrane protein integration
2012年12月11日 Nature Communications 3 : 1260 doi: 10.1038/ncomms2267
生体膜へのタンパク質膜挿入はすべての生物にとって非常に重要な細胞内イベントである。我々は以前、大腸菌（Escherichia coli）の内膜にタンパク質膜挿入因子MPIアーゼ（membrane protein integrase）が存在することを報告した。本論文では、既知の膜挿入因子がタンパク質性であるのに対しMPIアーゼは糖脂質であり、その構造は3種のアセチル化アミノ糖からなる糖鎖が、ピロリン酸を介してジアシルグリセロールに結合したものであることを明らかにした。MPIアーゼの脂質部分を加水分解により除去すると、天然物よりもタンパク質膜挿入活性の高い水溶性産物が得られた。この水溶型MPIアーゼは、翻訳直後の膜タンパク質と結合して、膜挿入が可能なタンパク質構造を維持することで、翻訳後のタンパク質膜挿入を可能にした。MPIアーゼは膜タンパク質専用のシャペロンとして働いた後に、能動的にタンパク質膜挿入を進行させた。さらに、抗MPIアーゼ抗体を用いた実験により、MPIアーゼがin vivoでもタンパク質膜挿入にかかわっている可能性が明らかになった。今回の結果は、タンパク質膜挿入に必須のMPIアーゼは、我々が知るかぎりでは、糖脂質が酵素様活性を持つ初めての例であることを示唆している。
西山 賢一1, 前田 将秀2, 柳澤 華代1, 永瀬 良平2, 小村 啓2, 岩下 孝2, 山垣 亮2, 楠本 正一2, 徳田 元3 & 島本 啓子2
- 岩手大学農学部附属寒冷バイオフロンティア研究センター
- 公益財団法人 サントリー生命科学財団 生物有機科学研究所
- 盛岡大学 栄養科学部 栄養科学科
Protein integration into biological membranes is a vital cellular event for all organisms. We previously reported an integration factor in the inner membrane of Escherichia coli, named MPIase (membrane protein integrase). Here we show that in contrast to previously identified integration factors that are proteins, MPIase is a glycolipid composed of diacylglycerol and a glycan chain of three acetylated aminosugars linked through pyrophosphate. Hydrolytic removal of the lipid moiety gives a soluble product with higher integration activity than that of the original MPIase. This soluble form of MPIase directly interacts with a newborn membrane protein, maintaining its integration-competent structure and allowing its post-translational integration. MPIase actively drives protein integration following chaperoning membrane proteins. We further demonstrate with anti-MPIase antibodies that MPIase is likely involved in integration in vivo. Collectively, our results suggest that MPIase, essential for membrane protein integration, is to our knowledge the first glycolipid with an enzyme-like activity.
