Interaction analysis bewteen subunits of bacterial cellulose synthase

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06570
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Osaka University (2022); Hokkaido University (2020-2021)
• Principal Investigator: Yu Jian 大阪大学, 蛋白質研究所, 特任准教授(常勤) (20587860)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: バクテリアセルロース / TC構成因子 / 膜タンパク質 / 構造解析

Outline of Final Research Achievements

Bacterial cellulose (BC), which is synthesized by bacteria, forms a complex and dense network structure, and is expected to be a new material because of its high purity, high strength, and high-water retention properties. On the other hand, mass production of BC is still difficult because the BC synthesis mechanism has not been elucidated.
In this study, we analyzed the interactions among the subunits of the BC synthesis complex TC derived from BC-producing bacteria, and found that the complex of BcsA-BcsB and BcsD is formed through BC synthesized by BcsA-BcsB. In addition, we were able to express a large amount of the transmembrane domain of the BC export factor BcsC. The analysis of the molecular weight revealed the multimeric formation of BcsC, and we proposed a mechanism for BC synthesis and export in the BC-producing bacteria Enterobacter.

Free Research Field

生物物理学関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

構造生命科学の大きな研究ターゲットの一つは，膜結合型の生体高分子合成装置の構造機能解明である．本研究の対象であるBC合成装置TCが内膜外膜に貫通する膜蛋白質複合体は、そのような研究対象の一つである。
本研究では、TC構成因子間の相互作用関係の解明により、各因子が協調的に機能するというBC合成メカニズムを明らかにし，BCの生産性向上のための分子基盤情報を提供することができた．そして、バイオ素材としてのBC活用が推進されるのであろう．この成果は，ライフ・イノベーションの推進に寄与するばかりでなく，持続的循環型の社会を形成する上において，環境問題の解決に対して，大いに波及効果を及ぼすものと期待される．