2023 Fiscal Year Annual Research Report
大腸菌BepAによる外膜タンパク質トリアージ機構とその制御
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22H02571
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
秋山 芳展 京都大学, 医生物学研究所, 教授 (10192460)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 博幸 京都大学, 医生物学研究所, 准教授 (10243271)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 外膜タンパク質 / 表層プロテアーゼ / トリアージ / 分子シャペロン / 大腸菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外膜タンパク質LptDは、外膜機能に必須のリポ多糖の生合成に働く。 申請者らは、大腸菌BepAタンパク質が2つの機能を持ち、外膜の BAM複合体(外膜タンパク質トランスロコン)上で正常なLptD分子は外膜へのアセンブリーを促進し(Chaperone様機能)、異常分子は分解除去する(Protease機能)、 即ちトリアージすることで、外膜の構造と機能維持に働く事を示したが、その分子機構の詳細や生理機能の全容は不明である。申請者らが2019年に解明したBepA の結晶構造では、protease 活性部位がα6 loop とα9 loop と名付けた二つのループ領域に覆われて分子内に深く埋没した構造をとっている。基質が活性部位に アクセスするためには、これらが大きく構造変化し、活性部位領域が露出するものと予想された。α6 loop とα9 loopは一部が密接に相互作用しており、この相互作用がこれら領域の可動性に関わる可能性が考えられた。これらを踏まえて変異解析を行った結果、α6 loop とα9 loopの相互作用部位に存在する残基の変異によりBepA機能制御が異常となり、正常にアセンブリーをしているLptD分子もBepA依存的に分解されることがわかった。さらに、α6 loop とα9 loop それぞれの近傍に存在する高度に保存されたArg-252 残基と Glu-201 残基の変異により、同様にBepA機能制御が異常となることも見出した。様々な変異解析の結果から、これら2つの残基は塩橋を形成することで、α6 loop とα9 loopを適切内地に保持することも示唆された。
また、α6 loop の直下に導入したCys残基の修飾性を指標として、結晶構造とは異なりin vivoではα6 loop が主として開いた構造を取ることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理由
システマティックな変異解析と生化学解析により、BepA機能制御にα6 loop とα9 loop相互作用の重要性を示し、また、細胞内におけるα6 loopの動態についての手掛かりを得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通り、さらなる変異解析や再構成系を用いた解析等を通じてBepAの機能制御機構を明らかにする。また、作製した変異体の構造解析や生化学的アプローチに よるBepA構造変化の実態解明も進める。
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