細菌リポ蛋白質が細胞表面まで輸送される機構の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05780
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 垰 和之 東京大学, アイソトープ総合センター, 助教 (00211996)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リポ蛋白質 / 選別輸送

Outline of Annual Research Achievements

細菌の細胞表層には、N末端が脂質で修飾されその脂質部分を介して細胞膜と結合しているリポ蛋白質が存在している。リポ蛋白質は細菌細胞表層の必須構成成分であり、その機能は多岐にわたる。また、動物・植物への感染時には病原性の発現、自然免疫・獲得免疫の誘導など宿主との相互作用においても重要な役割をもつ。これらのリポ蛋白質は細胞質で前駆体として合成され、膜透過装置により細胞質膜を透過した後、細胞質膜上で成熟体となる。大腸菌ではおよそ100種類のリポ蛋白質の存在が知られており、その9割以上は内膜から遊離し、外膜に局在化して機能を発揮する。また、いくつかのリポ蛋白質はその一部を細胞表面に露出していることも最近の研究で明らかになっている。
本研究では、リポ蛋白質がLolシステムにより外膜まで輸送される仕組み、及び、外膜に輸送された一部のリポ蛋白質が細胞表面に露出する仕組みを明らかにすることを目的として研究を行っている。
本年度は、光架橋性アミノ酸を特定の部位に挿入したLolCDE複合体を発現した膜画分を用いてLolCDE複合体とリポ蛋白質Palの結合を試験管内で再現することに成功した。この系を用いてLolCDE阻害剤の作用機構についての詳細な解析を継続している。
また、大腸菌の約１００種類のリポ蛋白質について、その一部が細胞表面に露出しているものを同定することを試みている。外膜を透過することのできないプロテアーゼ及び化学修飾試薬に対する反応性を指標にして、細胞外に露出する部分を持つリポ蛋白質の同定を進めている。反応条件を厳密に制御することで偽陽性・偽陰性を避け正確な結果を得るための条件を確立しつつある。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

約１００種類の大腸菌リポ蛋白質を個別にクローン化したプラスミドのセットを用いて、細胞外に露出した部分を持つリポ蛋白質を同定することを行っているが、正確な結果を得るための実験条件の設定に手間取ったため進捗が遅れている。また、新型コロナウイルス感染防止のための活動制限により全般的に進展が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

引続き、Lolシステムによるリポ蛋白質の外膜への輸送機構の解析、特に、光架橋性アミノ酸を導入したLolCDEを用いた試験管内実験系によるリポ蛋白質の内膜からの離脱の機構の解析、及び、細胞表層へ露出するリポ蛋白質の同定を中心に進める。

Causes of Carryover

化学修飾試薬に対する感受性を指標にする細胞表面露出の解析等の遅れのため想定したよりも支出は少なくなった。また、新型コロナウイルスによる活動制限のため旅費等の支出も予定より減り次年度使用額が生じた。
今年度実施できなかった実験項目は次年度実施する予定であり、当該助成金はそれに充当する。また、状況が許せば対面での研究打合せ・成果発表等も行いたい。