分解酵素は細胞膜の中でタンパク質をヘッドロックして切断する

〜基質と結合した膜内タンパク質分解酵素の立体構造を解明〜

2025年2月27日 10:00 |プレスリリース・研究成果

研究者情報

〇医学系研究科抗体創薬学分野　教授 加藤幸成
研究室ウェブサイト

発表のポイント

細胞膜の中で働く特殊なタンパク質分解酵素（RseP）と分解されるタンパク質の複合体構造を解明した。

RsePに取り込まれたタンパク質は、膜から隔離された空洞内で引き伸ばされ、しっかりと固定されて分解されることが分かった。

RsePがタンパク質を選別する仕組みの解明だけでなく、細菌感染症治療薬の開発などへの貢献も期待される。

発表概要

横浜市立大学大学院生命医科学研究科の禾 晃和准教授らの研究チームは、大阪大学蛋白質研究所、京都大学医生物学研究所、東北大学大学院医学系研究科との共同で、細胞膜の中で働く特殊なタンパク質分解酵素RsePが基質となるタンパク質を結合した状態の立体構造を明らかにしました。今回の研究により、RsePの内部に取り込まれた基質タンパク質は、しっかりと固定（ヘッドロック）され、引き伸ばされた状態で切断されることが明らかになりました（図1）。切断の仕組みを詳しく調べていくことで、将来的には、細菌の感染や増殖を抑える薬剤の開発につながることが期待されます。
　本研究成果は、「Science Advances」に掲載されました（日本時間2025年2月27日）。

図1　膜内タンパク質分解酵素RsePの基質結合様式
基質となるタンパク質は、RsePに取り込まれる前は、切断されにくいαヘリックス構造をとっている。クライオ電子顕微鏡単粒子解析^＊１で決定した複合体構造では、RseP内部に取り込まれた基質タンパク質のペリプラズム側は、ヘッドロックされるように、U字型の領域に取り囲まれている。一方、切断部位は、切断されやすいβストランド構造に引き伸ばされている。

用語解説

注1．クライオ電子顕微鏡単粒子解析：薄い氷の中に閉じ込めた試料に、電子線を照射して撮影した透過像から立体構造情報を取得する技術。検出器や解析技術の進歩によって、タンパク質やDNAなど巨大で複雑な分子についても原子レベルでの立体構造情報が得られるようになった。

論文情報

タイトル：Cryo-EM structure of the bacterial intramembrane metalloprotease RseP in the substrate-bound state
著者：Kikuko Asahi^†, Mika Hirose^†, Rie Aruga^†, Yosuke Shimizu^†, Michiko Tajiri^†, Tsubasa Tanaka, Yuriko Adachi, Yukari Tanaka, Mika K. Kaneko, Yukinari Kato, Satoko Akashi, Yoshinori Akiyama, Yohei Hizukuri*, Takayuki Kato*, Terukazu Nogi*
^†: Equal contributors, *: Corresponding authors
掲載誌：Science Advances
DOI：10.1126/sciadv.adu0925

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院医学系研究科抗体創薬学分野
教授　加藤 幸成（かとう ゆきなり）
TEL: 022-717-8207
Email:yukinari.kato.e6*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学大学院医学系研究科・医学部広報室
TEL:022-717-8032
E-mail:press.med*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）


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