TATタンパク質膜透過反応の試験管内での完全再構成に成功！

岩手大学農学部・西山賢一 教授、西川華子 特別助教（当時）、沢里克宏 助教、山田美和教授らの研究グループは、タンパク質が立体構造を保ったまま生体膜を通過する「TAT膜透過」と呼ばれる仕組みを、試験管内で完全に再現することに世界で初めて成功しました。
TAT膜透過は、通常のタンパク質輸送とは異なり、タンパク質が機能するために必要な立体構造を形成した後でも生体膜を通過できる、非常にユニークな仕組みです。このシステムは植物の葉緑体で発見され、その後、大腸菌をはじめとする細菌にも広く存在することが明らかになりました。発見以来、世界中の多くの研究グループがその仕組みを研究してきましたが、発見から約30年を経た現在まで、必要な成分を用いて試験管内で膜透過反応を再現することには成功していませんでした。今回、研究グループは、タンパク質の膜輸送に関わる「MPIase」という糖脂質が、大腸菌のTAT膜透過に不可欠であることを発見しました。さらに、MPIaseを人工的に作製した膜小胞「リポソーム」に組み込むことで、試験管内でTAT膜透過を再現することに成功しました。
今回確立した実験系を利用することで、これまで不明な点が多かったTAT膜透過の仕組みを分子レベルで詳しく解明できるようになると期待されます。また、TAT膜透過は植物の葉緑体の形成や機能にも関わることから、将来的には葉緑体の機能を高め、光合成能力や農作物の生産性を向上させる研究への応用も期待されます。
この研究成果は2026年11月2日に科学雑誌eLife誌にオンライン版で公開されました。
DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.112170

研究成果のポイント

• タンパク質が立体構造を保ったまま生体膜を通過する「TAT膜透過」と呼ばれる仕組みを、試験管内で完全に再現することに成功した。
• 「MPIase」と命名した糖脂質がTAT膜透過に不可欠であることを明らかにした。
• TAT膜透過システムは、もともと植物の葉緑体で発見された仕組みであることから、本成果は葉緑体の機能を理解する手がかりとなる。
• TAT膜透過システムの機能を制御することにより、光合成能力を高め、農作物の生産性向上を目指す研究への展開も期待される。