2020 Fiscal Year Research-status Report
Molecular mechanisms underlying the selective membrane localization of bacterial lipoproteins
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18K05396
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| Research Institution | Morioka College |
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Principal Investigator |
徳田 元 盛岡大学, その他部局等, 名誉教授 (40125943)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
垰 和之 東京大学, アイソトープ総合センター, 助教 (00211996)
村上 聡 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (30300966)
成田 新一郎 山形県立米沢栄養大学, 健康栄養学部, 教授 (30338751)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ペリプラズム / ABCトランスポーター / 大腸菌 / 分子シャペロン / Lol因子 / 蛋白質輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細菌に広く存在するリポ蛋白質の膜局在化機構を、大腸菌で解析することを目的にして本研究を展開している。リポ蛋白質を細胞質膜から遊離するABCトランスポーターであるLolCDE複合体の構造モデルを、薬剤排出に関わるABCトランスポーターMacBの結晶構造をもとに作製した。本年度は、この構造モデルにもとづき、膜サブユニットであるLolCとLolEのペリプラズム領域の機能に注目して解析した。この領域は、ペリプラズムシャペロンLolAにリポ蛋白質を受け渡す機能に重要である。これまでの解析からLolCはLolAと相互作用し、LolEはリポ蛋白質の結合部位であると考えられていた。
LolCとLolEのペリプラズム領域、ならびに膜貫通領域にアンバー変異を導入し、アンバー変異特異的に光感受性のアミノ酸アナログpBPAが導入された変異体を多数構築した。LolCやLolEが、LolAやリポ蛋白質と相互作用する部位を化学架橋形成から調べるin vitro実験系を確立した。以前のin vivoにおける解析では、LolCがリポタンパク質と相互作用することは明らかでなかったが、今年度の研究により、LolEだけでなくLolCもリポ蛋白質と相互作用することを見出した。さらに、LolCDEからLolAにリポ蛋白質を受け渡す反応を調べるin vitro実験系を確立した。この実験系を用いて、LolCDEに対する阻害剤がどの機能に影響を与えるかを調べる実験系を構築した。
一方、3本のアシル基を持つリポ蛋白質が、ペリペリプラズム空間においてLolAと複合体を形成している構造を明らかにするため、複合体の結晶を取得した。
以上の研究成果を公表するべく詳細の確認を進めている。しかし、新型コロナウイルスの影響でしばしば研究に支障を生じ、研究期間を1年延長して研究目的を達成したい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究分担者が所属する東大と東工大は、新型コロナウイルスの感染を防ぐために大学への入構や、研究がしばしば制限を受けた。in vitro実験系の確立により反応機構を詳細に解析できる実験系ができたにも関わらず、成果を公表するための確認が期待通りに進まなかった。計画していた班会議の開催も見送らざるを得ず、zoomを使用した4～5回のオンライン会議で研究の進め方について討議した。研究成果は予備的部分があるとはいえ、これまで不明であった複数の点を明らかにできたと考えられる。特に、膜蛋白質LolCとLolEの役割、LolAとリポ蛋白質複合体の構造などは、新しく得られた知見である。さらにこの実験系を用い、LolCDE阻害剤の阻害ポイントを詳細に明らかにできると考えられる。研究期間の1年延長は、阻害剤の機構を中心にin vitro実験系で得られた知見の確認に集中したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウイルスによる感染が終息することを望むが、延長した研究期間内でこれまでに得た知見の再確認と阻害剤の阻害ポイントを確定したい。特にごく最近、中国の研究グループがクライオ電顕によってLolCDEの構造を報告しているので、阻害剤の阻害ポイントの解明は重要と考えられる。また、LolCDEからLolAにリポ蛋白質が受け渡される反応の詳細は、本研究が試みる生化学的解析によってのみ明らかにできると考えられる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの感染防御のため、大学への入構と班会議の開催が制限されたため、研究に支障があり、出張旅費が使用できなかった。延長した1年間で今年度の課題であったこれまでに得た知見の再確認と、LolCDE阻害剤の阻害ポイントを解明し、結果を公表したい。
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Research Products
(2 results)
