微生物毒素の生体膜侵入と複合体形成

• Project/Area Number: 17053019
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 北田 栄 九州大学, 大学院理学研究院, 助手 (20284482)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原田 一明 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物情報解析センター, 副センター長 (20357817)
• Project Period (FY): 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2005: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: Bacillus thuringiensis / 毒素 / 超分子複合体 / がん細胞 / 膜挿入 / 受容体 / オリゴマー / 脂質ラフト

Research Abstract

Becillus thuringiensisが生産する細胞毒素(パラスポリン2)は、特定の培養がん細胞に存在する受容体と結合の後、脂質ラフトで毒素オリゴマーを形成し、細胞膜に傷害を与えていると考えられる。我々はこの細胞孔形成毒素に関して次の二つの問題解決に向けて研究を行った。
(1)パラスポリン2による特異的な細胞認識の分子・原子機構
(2)パラスポリン2の生体膜への挿入とオリゴマー形成の分子・原子機構
研究代表者は分担者と共向で、重原子同型置換法と多波長異常分散法を併用することによってパラスポリン2結晶系の位相決定に成功し、電子密度上で分子モデルの構築からパラスポリン2の単量体立体構造を決定した。パラスポリン2はβシートに非常に富んだ構造をしており、多量化の際これらがβバレルを形成し膜に孔を形成している可能性も考えられる。また、結晶中の単位格子内には12分子のパラスポリン2が会合しており、これが約100Åの中空をもつらせん構造を形成していた。一方、生化学的解析から毒素オリゴマーはSDS電気泳動上では約200kDaと推測されたが、SDS電気泳動では非生理的な操作(界面活性剤と熱処理)を加えるため、生体膜上での確かな分子サイズや構造は不明であった。そこで、温和な界面活性剤(オクチルグリコシドやドデシルマルトシド)で可溶化された毒素オリゴマーを未変性ゲル電気泳動解析(Blue-Native PAGE)によって検出したところ、600〜1000kDaの大きな複合体を形成していることが示唆された。さらにタグを導入した毒素分子を用いて毒素複合体のアフィニティー精製に成功した。現在、原子間力顕微鏡を用いてこの超分子毒素複合体の構造解析を行っている。