2013 Fiscal Year Annual Research Report
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22380049
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| Research Institution | Morioka College |
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Principal Investigator |
徳田 元 盛岡大学, 栄養学部, 教授 (40125943)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | Lolシステム / リポ蛋白質 / 膜局在化 / ペリプラズム / 分子シャペロン / 細胞表層構造 / ABCトランスポーター |
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| Research Abstract |
細菌に広く存在するリポ蛋白質は、グラム陰性細菌ではLolシステムと呼ばれる機構により選別的に外膜に定着する。この機構の初めは、内膜(細胞質膜）上で成熟体になったリポ蛋白質をATPのエネルギーを利用して膜から遊離するABCトランスポーターLolCDEである。LolCとLolEは、構造がよく似た膜サブユニットであるが、機能分担があることを初めて明らかにした。すなわち、LolCはペリプラズムの分子シャペロンLolAとの相互作用に働き、一方LolEはリポ蛋白質の結合サブユニットであった。この結果LolA-リポ蛋白質複合体が形成され、ペリプラズムを経由して外膜に運ばれる。
外膜には、それ自身がリポ蛋白質であるLolBが存在し、LolAからリポ蛋白質を受け取ったあと、外膜に定着させる。これまでLolBの機能の詳細についてはあまり分かっていなかった。そこで変異体の分離によって、外膜定着にLolBの構造の何が重要かを調べた。その結果、結晶構造解析から既に明らかになっていたLolBに特徴的なループ構造中のロイシンが極めて重要な働きをしていることを見いだした。このループはLolB分子から溶媒中に突出した親水的な構造であり、ここに存在する疎水的ロイシンが膜との相互作用の開始に重要であることが考えられた。これまでに推測だけであったロイシンの役割を初めて明らかにした。
膜蛋白質の挿入や、内膜を越えて蛋白質を輸送する反応に必須の因子MPIaseは、膜透過因子SecGが反応時に示す大きな構造変化に無くてはならないことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
リポ蛋白質の外膜局在化の最終段階を触媒するLolBの機構を、系統的な変異体構築により当初の予想以上に明確に示すことができた。さらに、これまで手がかりの無かったABCトランスポーターについても、機能解析が出来る実験系を確立できた。また、論文発表を検討中であるが、LolCDEに特異的に作用する化合物を発見した。これらの組み合わせにより、Lolシステムをこれまで以上に総合的に解析することが出来るようになったと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
LolCDEについては、化学架橋剤を用いる相互作用解析法により阻害剤のターゲットがどこにあるかを明らかにする。これにより、LolCDE複合体内での反応機序の詳細が明らかになると期待される。
LolBについては、膜のリン脂質との相互作用がどのような構造変化をLolBにもたらし、結合していたリポ蛋白質を脂質層に移動させるかが最大の疑問点である。幸いこれまでに多数の変異体を分離しているので、これらを解析することにより、この反応機構を明らかに出来ると期待している。
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[Journal Article] Roles of the protruding loop of factor B essential for the localization of lipoproteins (LolB) in the anchoring of bacterial triacylated proteins to the outer membrane.2014
Author(s)
Hayashi, Y., Tsurumizu, R., Tsukahara, J., Takeda, K., Narita, S., Mori, M., Miki, K., and Tokuda, H.
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 289
Pages: 10530-10539
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Functional differentiation of structurally similar membrane subunits of the ABC transporter LolCDE complex.2013
Author(s)
Mizutani, M., Mukaiyama, K., Xiao, J., Mori, M., Satou, R., Narita, S., Okuda, S., and Tokuda, H.
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Journal Title
FEBS Lett.
Volume: 587
Pages: 23-29
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Glycolipozyme MPIase is essential for topology inversion of SecG during preprotein translocation.2013
Author(s)
Moser, M., Nagamori, S., Huber, M., Tokuda, H., and Nishiyama, K.
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci., USA
Volume: 110
Pages: 9734-9739
DOI
Peer Reviewed
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[Book] Bacterial Membranes: Structural and Molecular Biology2014
Author(s)
Tokuda, H., Sander, P., Lee, B. L., Okuda, S., Grau, T., Tschumi, A., Brülle, J. K., Kurokawa, K., and Nakayama, H.
Total Pages
500
Publisher
Caiser Academic Press
