2022 Fiscal Year Annual Research Report
数十個のセルロース合成酵素複合体から１本のセルロース繊維が形成される仕組み
| Project/Area Number |
20K15763
|
|---|
| Research Institution | Japan Women's University |
|---|
Principal Investigator |
吉田 徹 日本女子大学, 理学部, 助教 (30724546)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | バクテリアセルロース / Cryo-ET / ミニセル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
バクテリアが産生するセルロース（バクテリアセルロース）の合成と分泌は、内膜上の合成酵素と外膜上の分泌装置を含むタンパク質複合体によって行われる。このターミナルコンプレックス（TC）と呼ばれるタンパク質複合体は細胞膜上に複数配置されており、各TCから分泌されたセルロース鎖が細胞外で集まって最終的に１本の繊維を形成する。しかし、セルロース鎖がどこでどのように束になるのかはよく分かっていない。そこで本研究では、細胞膜上に配置されたTCの全体構造をトモグラフィー法により解明することで、セルロース鎖の繊維形成機構を解明することを目指した。
酢酸菌Komagataeibacter xylinusはトモグラフィー法で観察するにはやや大きい。そこでまず、酢酸菌のミニセルを作製することにした。酢酸菌のMinCDEオペロンを相同組換により抗生物質耐性遺伝子に置き換えた結果、野生型では観察されない小さな細胞（1マイクロメートル以下）が光学顕微鏡やSEM観察により確認された。また、この細胞を培養したところ、セルロースが新たに生成される様子が確認された。これらの結果から、セルロース生産能を有する酢酸菌のミニセルの作製に成功したと判断した。次に、MreB遺伝子に変異を導入することで、ミニセルをより小さくすることを試みたが、この試みは成功しなかった。そこで、MinCDEオペロン破壊により作製したミニセルをクライオ電子顕微鏡により観察した。残念ながら、ミニセルと思われるものは観察されなかった。これは、調製したミニセルの濃度が低かったこと、また、グリッド作製条件が不適切であったことが原因であると考えられる。今後はより高濃度のミニセルを調製し、再度クライオ電子顕微鏡による観察を目指す。
|
