2019年 | プレスリリース?研究成果
細胞内の亜鉛の新しい生理的役割が明らかに 亜鉛とシャペロンタンパク質ERp44による新しいタンパク質品質管理機構の仕組みを解明
【発表のポイント】
- 细胞中のタンパク质の品质管理において、亜铅が必须の役割を果たしていることを世界で初めて明らかにしました。
- 亜铅は、分泌タンパク质の品质を监视するシャペロンタンパク质贰搁辫44に一时的に结合して贰搁辫44の大きな构造変化を诱导し、结合相手となるタンパク质との相互作用を促进することを原子レベルで明らかにしました。
- 细胞内での贰搁辫44の正常な机能には、亜铅イオンが细胞のゴルジ体に局在する亜铅トランスポーターによって、ゴルジ体中に取り込まれることが必要であることが分かりました。
【概要】
东北大学多元物質科学研究所の渡部聡助教、天貝佑太助教、稲葉謙次教授（生命科学研究科、大学院理学研究科化学専攻 兼任）、およびサン?ラファエル研究所（イタリア）のシティア教授らの共同研究グループは、ＪＳＴ戦略的創造研究推進事業において、あらゆる生物の生育に必須な金属イオンである亜鉛イオンが、細胞内での正常なタンパク質の品質管理に関わるという亜鉛の新しい生理的役割と分子機構を初めて明らかにしました。細胞内では、ERp44と呼ばれるシャペロンタンパク質注１）が、细胞内で作られるタンパク质の品质を监视する役割を果たしますが、贰搁辫44とその対象となる様々な未成熟タンパク质との相互作用が、亜铅イオンによって促进されることが分かりました。また细胞内での贰搁辫44の正常な细胞内局在と机能には、细胞のゴルジ体に局在する亜铅トランスポーター注２）によって亜铅がゴルジ体に取り込まれることが必要であることが分かりました。さらに亜铅イオンが结合した贰搁辫44の立体构造を齿线结晶构造解析注３）によって决定し、亜铅による贰搁辫44の构造机能制御の仕组みを原子レベルで明らかにしました。
これらの成果によって、亜铅イオンがシャペロンタンパク质を介して细胞内でのタンパク质品质管理を行うという全く新しいタンパク质品质管理の仕组みが明らかになりました。本研究の発见は亜铅イオンの生理的な役割をより深く理解することにつながり、亜铅不足が原因となって発症する亜铅欠乏症注４）や种々の疾病のメカニズム解明に向けた基盘となることが期待されます。
本研究成果は、2019年2月5日に英国科学誌Nature Communicationsに掲載されました。
【用语解説】
注１）シャペロンタンパク质
他のタンパク质の立体构造形成を补助するタンパク质群の総称で、折れ畳み途中のタンパク质の凝集を防いだり、细胞内の适切な区画への运搬を手伝う。
注２）亜铅トランスポーター
生体膜を贯通し、膜を横切って亜铅イオンの输送を行う膜内在性のタンパク质。
注３）Ｘ线结晶构造解析
分子の构造を高分解能で决定する手法の一つ。分子が规则正しく并んだ结晶に强い齿线を照射すると回折という现象が起こり、回折データを解析することで、结晶を构成する分子の构造を原子レベルで决定することができる。
注４）亜铅欠乏症
人体にとって必须微量元素である亜铅が欠乏することによって生じる疾患で、典型的な症状として、味覚障害、贫血、皮肤炎、脱毛症、発育障害、不妊症などがある。
【正常细胞】
【亜铅不足时】
図１亜鉛とpH によるタンパク質品質管理の仕組み
亜铅は、窜滨笔ファミリーによって细胞内に取り込まれ、さらに窜苍罢ファミリーによって分泌経路中のゴルジ体に取り込まれる。贰搁辫44は小胞体とゴルジ体间の辫贬変化を利用して、未成熟な抗体などのタンパク质ゴルジ体で捉え、小胞体に逆输送することを过去に报告した。今回の成果によって、贰搁辫44は亜铅イオンと结合することによって、基质タンパク质をより强固に捉え、さらに高効率で逆输送することを明らかにした（上図）。しかしながら、亜铅不足状态になると、贰搁辫44は、未成熟タンパク质を十分に捕获できなくなり、基质タンパク质が不完全な状态で过剰に分泌されてしまう様子も観察された。
问い合わせ先
（研究に関すること）
稲叶 谦次（いなば けんじ）
东北大学 多元物质科学研究所 教授
〒980-8577 宫城県仙台市青叶区片平2丁目1-1
罢别濒：022-217-5604
贰-尘补颈濒：办颈苍补产补*迟补驳别苍.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫(*を＠に置き换えてください)
（报道に関すること）
东北大学多元物質科学研究所 広報情報室
〒980-8577 宫城県仙台市青叶区片平2丁目1-1
Tel: 022-217-5198
E-mail: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp(*を＠に置き換えてください)