2014 Fiscal Year Annual Research Report
結晶構造解析による赤痢菌エフェクターの作用機構の解明とその応用
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14J10879
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
西出 旭 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | X線結晶構造解析 / 赤痢菌 / エフェクタータンパク質 / OspI / IpaH / ユビキチン経路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
病原菌は感染に際し、エフェクターと呼ばれる約30種類のタンパク質を宿主細胞に分泌し、宿主の持つ防御機構を妨げることで感染を成立させる。この中でも、脱アミド化酵素OspI及びユビキチンリガーゼIpaHファミリータンパク質が自然免疫を抑制することが、報告されている。OspIはジアシルグリセロール依存性のTRAF6を介した転写因子Nucler factor-κB(NF-κB)の活性化を抑制する。IpaHファミリータンパク質はN末端領域のLeucine Rich Repeat(LRR)ドメインとC末端領域Novel E3 Ligase(NEL)ドメインから構成されるE3ユビキチンリガーゼ活性を持ったタンパク質であり、標的タンパク質へユビキチン鎖を修飾しプロテアソームによる分解を誘導し、宿主免疫系を抑制する。
先行研究で赤痢菌エフェクターOspIの構造研究を行っており、OspIによる特異的なUbc13認識機構を明らかにした。しかし、赤痢菌による宿主免疫系の制御にはIpaHファミリーも関わっており、OspI単独の研究だけでは病原性細菌による宿主の免疫系阻害機構の理解およびこれらエフェクターを制御することによる薬剤の開発には不十分である。そこで、OspIの研究と共にIpaHの構造解析を行うことにより、病原性細菌による宿主免疫系の抑制機構の理解およびエフェクターの機能を制御する薬剤開発の基盤構築を目的として本研究計画を行った。
昨年度、本研究で対称とした3種類のIpaHファミリータンパク質のうちIpaH4の単独全長構造を分解能3.7Åで決定することに成功した。IpaH4の構造は既に報告されたIpaH3全長構造と異なり、IpaHファミリータンパク質の活性調節機構に関して新たな知見を与えるものであった。また、IpaH4.5においてはN末端ドメイン、C末端ドメインの個別発現系と精製系を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度行った研究により、IpaH4の単独全長構造を分解能3.7Åで決定することに成功した。また、IpaH4.5、IpaH7に関しては単独構造の決定を目指し精製条件を決定し、結晶化を行った。
OspIの研究では、反応機構の理解を目指しOspI変異体の解析を進めた。さらに、エフェクターの応用研究としてIpaH4.5のNovel E3 Ligase及びLeucine Rich Repeatドメインの発現系および精製系の確立に成功した。これにより阻害化合物や基質の候補分子との相互作用解析が可能となり、どちらのドメインと相互作用しているかを解析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
IpaH4の単独結晶構造はこれまでの解析では分解能は高くないことから、変異体の利用、結晶化条件の再検討を行い分解能の向上を図る。さらに、基質タンパク質の同定および基質タンパク質複合体結晶構造の決定を試みる。
また、IpaHファミリータンパク質の活性調節機構の解明のため、活性測定、IpaH4以外のIpaHファミリータンパク質の単独結晶構造の解析を行い、ファミリータンパク質間の活性および構造の比較を目指す。
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