2022 Fiscal Year Annual Research 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 – 2023-03-31
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| Keywords | 細菌リポ蛋白質 / 蛋白質輸送 / 大腸菌 / ペリプラズム / 化学架橋 / 分子シャペロン / Lol因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラム陰性細菌の外膜にリポ蛋白質を運ぶ機構の詳細を明らかにする目的で本研究を行った。大腸菌では、約100種のリポ蛋白質が合成され、ペリプラズム空間を輸送され、大部分が外膜に局在化する。このリポ蛋白質外膜局在化は、5種類のLol因子（ABCDE）による選別と輸送反応によることを研究代表者徳田らが明らかにした。その中で、細胞質膜に存在するABCトランスポーターLolCDEは、リポ蛋白質を選別して外膜局在化反応の開始を触媒する。LolCDEの反応機構を、光化学架橋により因子間の相互作用と、リポ蛋白質の認識を調べた。本研究はLolCDEの構造が薬剤排出を触媒するMacBと似ていることを発見した研究分担者村上らの知見に基づいて開始した。本研究開始後、cryo-電顕によるLolCDEの構造が外国の研究グループ複数から発表されたため、これらの知見とも比較しながら研究を進めた。最終年度は、膜サブユニットLolCとLolEの構造と機能の総合的な解析を行った。その結果、リポ蛋白質と相互作用する部位の同定、膜サブユニット間の相互作用に関わる部位、ペリプラズムのシャペロンLolAと相互作用する部位の同定を行った。さらにこれらの反応をin vitroで迅速に解析する実験系を確立し、LolCDEの阻害剤がリポ蛋白質局在化を阻害する反応を詳細に明らかにした。
前述したcryo-電顕によるLolCDEの構造は、研究代表者徳田らの生化学的な知見に基づいて解釈されているが、本研究で明らかになったLolCDEの機能部位は、cryo-電顕によるLolCDEの構造を基本的に支持するものと考えられる。すなわち、本研究によって、LolCDEの構造に立脚した機能の詳細が明らかになった。さらに、LolAはリポ蛋白質の共通構造であるN-末端のトリアシル基を認識して複合体を形成することを明らかにした。
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