細菌膜貫通型センサーの局在とクラスター化によるシグナル伝達

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19045013
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 川岸 郁朗 Hosei University, 工学部, 教授 (80234037)
• Keywords: 大腸菌 / コレラ菌 / 走化性 / シグナル伝達 / Hisキナーゼ / 蛋白質複合体 / 緑色蛍光蛋白質 / 蛍光顕微鏡

Research Abstract

走化性受容体は, 複数の化学物質のほか, 温度やpHも認識する多機能センサーであり, HisキナーゼCheA, アダプターCheWと巨大クラスターを形成している. 後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である. 本研究では, 細菌における膜貫通型センサーによるシグナル伝達の分子機構の解明を目指す. 本年度のおもな成果は, 以下のとおりである.
(1) 受容体の多刺激受容性 : 大腸菌走化性受容体による温度刺激の受容機構について解析し, 膜外ドメインが必須でないことを示した.
(2) 受容体-キナーゼクラスターの構造と機能 : 異種走化性受容体の共クラスターの構造と機能について解し, 異種走化性受容体ダイマー同士が相互作用し, それがシグナル伝達に関与することを形成することを見出した. これは受容体によるシグナル増幅機構の解明に繋がる発見である.
(3) 走化性受容体を含む膜貫通型蛋白質の細胞内局在化機構 : 大腸菌の全Hisキナーゼ(28種)についてGFP融合体を作製し, 局在観察を行った. その結果, 膜貫通型キナーゼがそれぞれ特徴的な局在を示すことを見出した. そのうち極局在を示すもの一つについて, 欠失体やキメラキナーゼの作製などさらに詳しい解析を行い, 極局在に必須なドメインを同定した. 一方, 全反射型蛍光顕微鏡を用いた解析から, 細胞膜中での受容体蛋白質(GFP融合体)の動きは細胞骨格またはそれに付随する構造により制限されることを見出した.
(4) コレラ菌における3組の走化性相同システムの機能と局在 : コレラ菌は, 3組のChe蛋白質群(Cheシステム)および45種の走化性受容体様蛋白質をもつ. GFP融合体の解析から, 走化性に直接関与しない系の構成蛋白質が, 微好気条件下でのみ極局在を示すことを見出した. また, アミノ酸走性に関わる受容体2種を同定し, それぞれが複数のアミノ酸の走性を媒介することを見出した.

Research Products

• [Journal Article] Systematic Cys mutagenesis of FIgI, the flagellar P-ring component of Escherichia coli (2008)
  • Author(s): Hizukuri, Y., Kojima, S., Yakushi, T., Kawagishi, I., and Hornma, M
  • Journal Title: Microbiology 154 Pages: 810-817
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細菌の膜貫通型受容体の局在とそのメカニズム (2008)
  • Author(s): 塩見大輔, 川岸郁朗
  • Journal Title: 生物物理 48 Pages: 30-34
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 私達の研究 : 細菌のもつ化学センサーのしくみを探る (2008)
  • Author(s): 鈴木大介, 西山宗一郎, 川岸郁朗
  • Journal Title: 化学療法の領域 24 Pages: 1092-1099
• [Journal Article] 蛋白質の細胞内局在と細胞骨格 (2008)
  • Author(s): 坂野聡美, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 53 Pages: 1739-1745
• [Presentation] Thermosensing function of Aer, a redox sensor of E. coli (2009)
  • Author(s): Nishiyama, S., Ohno, S. N. Ohta, N., Inoue, Y., Fukuoka, H., Ishijima, A., Kawagishi, I
  • Organizer: Bacterial Locomotion and Signal Tranduction X
  • Place of Presentation: Cuerunavaca, Mexico
  • Year and Date: 20090618-23
• [Presentation] Localization patterns of the histidine kinases in an Escherichia coli cell (2009)
  • Author(s): Inaba, T., Banno, S., Sawaki, H., Yamakawa, A., Yoshimoto, M., Homma, M., Kawagishi, I
  • Organizer: Bacterial Locomotion and Signal Tranduction X
  • Place of Presentation: Cuerunavaca, Mexico
  • Year and Date: 20090618-23
• [Presentation] 大腸菌酸化還元センサーAerは温度センサーとしても機能する (2009)
  • Author(s): 西山宗一郎, 大野真司, 太田徳子, 井上裕一, 福岡創, 石島秋彦, 川岸郁朗
  • Organizer: 第15回べん毛研究交流会
  • Place of Presentation: 仙台市(秋保グランドホテル)
  • Year and Date: 20090309-11
• [Presentation] コレラ菌走化性類似情報伝達因子の局在解析 (2009)
  • Author(s): 蛯沢達朗, Hiremath, G, 百武晃宏, 鈴木大介, 西山宗一郎, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第15回べん毛研究交流会
  • Place of Presentation: 仙台市(秋保グランドホテル)
  • Year and Date: 20090309-11
• [Presentation] コレラ菌走化性受容体Mlp24ペリプラズムフラグメントの精製とリガンド結合解析 (2009)
  • Author(s): 鈴木一穂, 田島寛隆, 鈴木大諭, 川岸郁朗
  • Organizer: 第15回べん毛研究交流会
  • Place of Presentation: 仙台市(秋保グランドホテル)
  • Year and Date: 20090309-11
• [Presentation] Receptor localization and signaling in bacterial chemotaxis (2009)
  • Author(s): Kawagishi, I
  • Organizer: Japan-Mexico Workshop on "Pharmacobiology" and "Nanobiology"
  • Place of Presentation: Mexico City (Universida d Nacional AutOnoma de Mexico), Mexico
  • Year and Date: 20090225-27
• [Presentation] Vibrio choleraeアミノ酸走性受容体ホモログの機能解析 (2009)
  • Author(s): 西山宗一郎, 鈴木大介, 百武晃宏, 川岸郁朗
  • Organizer: 第82回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋市(名古屋国際会議場)
  • Year and Date: 2009-03-11
• [Presentation] 大腸菌ヒスチジンキナーゼの細胞内局在とそのメカニズム (2009)
  • Author(s): 坂野聡美, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第82回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋市(名古屋国際会議場)
  • Year and Date: 2009-03-11
• [Presentation] 大腸菌走化性受容体のHAMPドメインへの変異導入による機能解析 (2009)
  • Author(s): 太田徳子, 坂野聡美, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第82回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋市(名古屋国際会議場)
  • Year and Date: 2009-03-11
• [Presentation] Regulation of localization of chemotaxis-related signaling systems in V. cholerae" (2009)
  • Author(s): Hiremath, G., Hyakutake, A., B anno, S., Nishiyama, S., Kawagishi, I
  • Organizer: 第82回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋市(名古屋国際会議場)
  • Year and Date: 2009-03-11
• [Presentation] Sensing and signaling in bacterial chemotaxis (2008)
  • Author(s): Kawagishi. I
  • Organizer: JSPS-DST Asian Academic Seminar 2008
  • Place of Presentation: Bangalore, India
  • Year and Date: 20081226-30
• [Presentation] Role of the HAMP domain of the bacterial chemoreceptor in signaliig and subcellular localization (2008)
  • Author(s): Ohta, N., Irieda, H., Banno, S., Homma, M., Kawagishi, I
  • Organizer: JSPS-DST Asian Academic Seminar 2008
  • Place of Presentation: Bangalore, India
  • Year and Date: 20081226-30
• [Presentation] Localization control of components of the chemotaxis-related signaling systems in Vibrio cholerae (2008)
  • Author(s): Hiremath, G, Ebisawa, T., Hyakutake, A., Banno, S., Nishiyama, S., Kawagishi, I
  • Organizer: JSPS-DST Asian Academic Seminar 2008
  • Place of Presentation: Bangalore, India
  • Year and Date: 20081226-30
• [Presentation] 大腸菌走化性受容体Tsrの構造情報に基づく生化学的解析 (2008)
  • Author(s): 田島寛隆, 今田勝巳, 佐久間麻由子, 奈良敏文, 下野和実, 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「生体超分子の構造形成と機能制御の原子機構」第5回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: つくば市(つくば国際会議場)
  • Year and Date: 20081218-19
• [Presentation] 大腸菌走化性におけるアスパラギン酸受容体Tarとセリン受容体Tsrについて〜ヘテロダイマー形成の可能性・異種受容体問相互作用とシグナル伝達〜 (2008)
  • Author(s): 入枝泰樹, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究生体超分子の構造形成と機能制御の分子機構第5回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: つくば市(つくば国際会議場)
  • Year and Date: 20081218-19
• [Presentation] 「バクテリアの環境応答行動システムのしくみをさぐる」シンポジウム4S26「生命システムの階層間をまたぐイメージング技術」 (2008)
  • Author(s): 川岸郁朗, 坂野聡美, 稲葉岳彦, 西山宗一郎, 石島秋彦
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸市(神戸ポートアイランド)
  • Year and Date: 20081209-12
• [Presentation] 大腸菌における全ヒスチジンキナーゼの細胞内局在の観察 (2008)
  • Author(s): 坂野聡美, 吉本誠之, 澤木浩之, 山川明来子, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会.第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸市(神戸ポートアイランド)
  • Year and Date: 20081209-12
• [Presentation] Cloning and characterization of chemoreceptor homologs involved in chemotaxis toward amino acids in Vibrio cholerae and related species (2008)
  • Author(s): 西山宗一郎, 鈴木大介, 伊東靖晃, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡市(福岡国際会議場)
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] 全反射顕微鏡による大腸菌走化性レセプターの膜内クラスター動態観察 (2008)
  • Author(s): 稲葉岳彦, 坂野聡美, 福岡創, 石島秋彦, 川岸郁朗
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡市(福岡国際会議場)
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] Serine recognition mechanism of bacterial chemotactic receptors (2008)
  • Author(s): 田島寛隆, 今田勝巳, 佐久間麻由子, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡市(福岡国際会議場)
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] Lateral communication between distinct types of bacterial chemoreceptors in a mixed cluster (2008)
  • Author(s): Irieda, H., Homma, M., Kawagishi. I
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡市(福岡国際会議場)
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] Role of the HAMP domain of the bacterial aspartate chemoreceptor Tarin signaling and subcellular localization (2008)
  • Author(s): Ohta, N., Irieda, H., Homma, M., Kawagishi, I
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡市(福岡国際会議場)
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] Localization control of components of the chemotaxis-related signaling system III in Vibrio cholerae (2008)
  • Author(s): Hiremath, G, Ebisawa, T., Hyakutake, A., Suzuki, D., Nishiyama, S., Homma, M., Kawagishi. I
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡市(福岡国際会議場)
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] Aerobic/anaerobic control of localization of signaling components of Vibrio cholerae (2008)
  • Author(s): Ebisawa, T., Hyakutake, A., Suzuki, D., Nishiyama, S., Homma, M., Kawagishi, I
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡市(福岡国際会議場)
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] Sensing and signaling in bacterial chemotaxis (2008)
  • Author(s): Kawagishi. I
  • Organizer: OIST Workshop : "Gradients and Signalling : from chemotaxis to development"
  • Place of Presentation: Okinawa (OIST Seaside House)
  • Year and Date: 20081117-21
• [Presentation] コレラ菌走化性応答能の環境温度変化による制御 (2008)
  • Author(s): 佐越紀秋, 鈴木大介, 西山宗一郎, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 2008年ゲノム微生物学会若手の会
  • Place of Presentation: 東京都(八王子セミナーハウス)
  • Year and Date: 20081106-07
• [Presentation] 大腸菌全ヒスチジンキナーゼの細胞内局在 (2008)
  • Author(s): 澤木浩之, 坂野聡美, 山川明来子, 吉本誠之, 稲葉岳彦, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 2008年ゲノム微生物学会若手の会
  • Place of Presentation: 東京都(八王子セミナーハウス)
  • Year and Date: 20081106-07
• [Presentation] 大腸菌走化性における二種の受容体による混合クラスター形成とダイマー間相互作用 (2008)
  • Author(s): 入枝泰樹, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第91回日本細菌学会関東支部総会
  • Place of Presentation: 千葉県長生郡(生命の森リゾート日本エアロビクスセンター)
  • Year and Date: 20081023-24
• [Presentation] Virio choleme走化性類似情報伝達因子の局在とその調節 (2008)
  • Author(s): 蛯沢達朗, 百武晃宏, 鈴木大介, 西山宗一郎, 本間道5夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第91回日本細菌学会関東支部総会
  • Place of Presentation: 千葉県長生郡(生命の森リゾート日本エアロビクスセンター)
  • Year and Date: 20081023-24
• [Presentation] 環境応答システムの分子構築と作動原理の理解へ向けて (2008)
  • Author(s): 川岸郁朗
  • Organizer: 遺伝研研究集会「生命科学の基本原理解明のためのナノバイオロジー」
  • Place of Presentation: 三島市(国立遺伝学研究所)
  • Year and Date: 20081004-05
• [Presentation] コレラ菌走化性関連シグナル伝達系タンパク質の細胞内局在 (2008)
  • Author(s): 川岸郁朗, 蛯沢達朗, Hiremath, G, 百武晃宏, 鈴木大介, 西山宗一郎, 本間道夫
  • Organizer: 日本遺伝学会大80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋市(名古屋大学)
  • Year and Date: 20080903-05
• [Presentation] Vibrio choleraeアミノ酸走化性受容体の探索と機能解析 (2008)
  • Author(s): 西山宗一郎, 鈴木大介, 佐越紀秋, 平智矢, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第2回細菌学若手コロセウム
  • Place of Presentation: 神奈川県三浦郡葉山町(湘南国際村センター)
  • Year and Date: 20080803-05
• [Presentation] 大腸菌走化性受容体HAMPドメイン変異体の受容体機能と局在に対する影響 (2008)
  • Author(s): 太田徳子, 入枝泰樹, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第2回細菌学若手コロセウム
  • Place of Presentation: 神奈川県三浦郡葉山町(湘南国際村センター)
  • Year and Date: 20080803-05
• [Presentation] セリン走性受容体リガンド認識機構の解析 (2008)
  • Author(s): 田島寛隆, 今田勝巳, 佐久間麻由子, 鈴木一穂, 鈴木大介, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第5回21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: 静岡県藤枝市(藤枝エミナース)
  • Year and Date: 20080728-29
• [Presentation] 大腸菌走化性シグナル伝達における二種の受容体の混合クラスター形成と相互作用 (2008)
  • Author(s): 入枝泰樹, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 第5回21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: 静岡県藤枝市(藤枝エミナース)
  • Year and Date: 20080728-29
• [Presentation] 細菌膜貫通型センサーの局在とクラスター化によるシグナル伝達 (2008)
  • Author(s): 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「セルセンサーの分子連関とモーダルシフト」平成20年度夏の班会議
  • Place of Presentation: 札幌市(札幌市教育文化会館)
  • Year and Date: 20080701-02
• [Presentation] 大腸菌走化性受容体HAMPドメイン変異による機能と細胞内局在の解析 (2008)
  • Author(s): 太田徳子, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「セルセンサーの分子連関とモーダルシフト」平成20年度夏の班会議
  • Place of Presentation: 札幌市(札幌市教育文化会館)
  • Year and Date: 20080701-02
• [Presentation] 細菌アミノ酸走性受容体の精製と結晶化の試み (2008)
  • Author(s): 田島寛隆, 鈴木一穂, 鈴木大介, 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「生体超分子の構造形成と機能制御の原子機構」第4回ワークショップ
  • Place of Presentation: 兵庫県淡路市(淡路夢舞台国際会議場)
  • Year and Date: 20080616-18
• [Presentation] 大腸菌走化性受容体の極クラスター内における異種受容体間相互作用とシグナル伝達 (2008)
  • Author(s): 入枝泰樹, 本間道夫, 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「生体超分子の構造形成と機構制御の分子機構」第4回ワークショップ
  • Place of Presentation: 兵庫県淡路市(淡路夢舞台国際会議場)
  • Year and Date: 20080616-18
• [Presentation] 大腸菌酸化還元センサーAerの温度受容機能 (2008)
  • Author(s): 西山宗一郎, 大野真司, 太田徳子, 石島秋彦, 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「セルセンサーとモーダルシフト」班会議
  • Place of Presentation: 愛知県岡崎市(岡崎カンファレンスセンター)
  • Year and Date: 2008-12-18
• [Presentation] 細菌走化性シグナル伝達の分子機構 (2008)
  • Author(s): 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「バイオ操作」A02班会議
  • Place of Presentation: 宮城県松島町(パレス松洲)
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] 全反射顕微鏡による大腸菌走化性レセプターの膜内クラスター動態観察 (2008)
  • Author(s): 稲葉岳彦, 坂野聡美, 福岡創, 石島秋彦, 川岸郁朗
  • Organizer: 特定領域研究「マルチスケール操作によるシステム細胞工学」第6回全体会議
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-06-13
• [Book] 『医科細菌学』改訂第4版(第3章8節を分担執筆) (2008)
  • Author(s): 笹川千尋, 林哲也編
  • Total Pages: 430
  • Publisher: 南江堂