2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the mechanism of extracellular membrane vesicle production with a novel bacterium that abundantly produces vesicles and their application
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18K19178
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
栗原 達夫 京都大学, 化学研究所, 教授 (70243087)
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2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞外膜小胞 / タンパク質輸送 / タンパク質分泌 / 表層糖鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【膜小胞積荷タンパク質の機能】細胞外膜小胞高生産性のグラム陰性細菌Shewanella vesiculosa HM13は、膜小胞の主要な積荷として49 kDaのタンパク質P49を生産する。立体構造予測サーバーI-TASSERでの解析により、P49がS-layerタンパク質と類似した立体構造をもつことが示唆された。S-layerタンパク質としての機能を想定して調べた結果、P49がバイオフィルム形成や接着に関与することが示された。HM13株は魚類腸内細菌であり、P49が宿主との相互作用に関与する可能性が考えられた。
【膜小胞へのタンパク質積み込み機構】HM13株のゲノム上でP49遺伝子近傍の遺伝子群がコードするタンパク質群のP49膜小胞積み込みへの関与を解析した。P49遺伝子上流にコードされるII型分泌装置ホモログの欠損株ではP49が細胞に蓄積し、本装置のP49細胞外移行への関与が示された。一方、P49遺伝子下流にコードされる表層糖鎖生合成関連タンパク質群の欠損株では、P49は細胞外に分泌されるものの、膜小胞には積み込まれなかった。また、P49欠損株由来の膜小胞と精製P49をin vitroでインキュベートしたところ、P49が膜小胞に積み込まれたのに対し、上記の表層糖鎖生合成関連タンパク質群の欠損株由来の膜小胞にはP49は積み込まれなかった。以上の結果から、P49は表層糖鎖との相互作用を介して膜小胞に積み込まれることが示唆された。
【膜小胞形成に関与する因子】HM13株の膜小胞生産量が培地中のリシン濃度依存的に増加することを見いだし、この応答にセンサータンパク質ホモログHM1275が関与することを見いだした。一方、外膜とペプチドグリカンを架橋するリポタンパク質や、ペプチドグリカンとリポタンパク質の架橋形成を触媒する酵素の欠損により、膜小胞生産性が向上することを見いだした。
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