2014 Fiscal Year Research-status Report
磁性細菌の磁気微粒子合成に関わる新奇ヘム蛋白質の機能解明
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25850051
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
田岡 東 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (20401888)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 磁性 / 細菌 / 蛋白質 / イメージング / オルガネラ / 磁鉄鉱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、磁性細菌に特異的に保存された磁鉄鉱の生合成を担う新奇のヘム蛋白質の機能解析を目的としている。本年度までの研究により、MamPは、磁鉄鉱結晶の成長に必要な細胞質膜に局在するc型シトクロムであり、磁鉄鉱結晶の生合成が行われる対数増殖期に時期特異的に発現していることが分かり、研究成果を論文発表した。また、Magnetospirillum magneticum AMB-1のmamP遺伝子欠損株を作成し、その表現型を解析した。その結果、mamP欠損株は直径約10nm程度の小さな磁鉄鉱結晶を形成したが、結晶数は野生株と差がなかった。この結果は、ヘムc結合能のない変異型MamPを野生株に大量発現させた際の表現型と一致しており、MamPが結晶核形成ではなく、結晶の成長に寄与することが強く示唆された。
MamPと他のマグネトソームのヘム蛋白質との相互作用を検討するため、マグネトソーム局在蛋白質をコードするmamABオペロンを大腸菌で発現させ、大腸菌からMamP蛋白質複合体の精製を試みた。しかし、MamP蛋白質の発現量が少なく精製することができなかった。現在は、MamPの電子伝達経路を調べMamPの機能と蛋白質相互作用を明らかにすることを目指し、MamPと呼吸鎖電子伝達経路との関連を検討している。
本研究では、マグネトソーム小胞内の環境を調べるため、pH感受性蛍光蛋白質（E2GFP）を用いたマグネトソーム内pHイメージングの開発を行っている。蛋白質発現ベクターpBBR111に、ペリプラズム移行シグナル配列を付加したe2gfp遺伝子をクローニングした。このベクターを磁性細菌に導入し、蛍光スペクトルを調べたところE2GFPは磁性細菌内で機能的であった。今後は、マグネトソームにおけるE2GFPの発現系の構築を試みる。
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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
交付申請書の「研究の目的」のうち、「生化学的特性の解析」「欠損株、変異株の作成と表現型解析」が進展し、その成果を論文発表した。また、昨年度の達成が遅れていた「生細胞イメージング法の改良」について、レポーター遺伝子のコドンの最適化を行ないpH感受性蛍光蛋白質の発現系確立に成功した。以上を総合して、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
大腸菌を用いたmamABオペロン発現系におけるMamP発現量が乏しくMamP蛋白質複合体の解析が困難である。一方、シトクロムであるMamPは電子伝達反応を担い、他の電子伝達蛋白質との相互作用により磁鉄鉱結晶形成に必要な鉄イオンの酸化還元を行っていると考えられる。そこで、MamPの電子供与体または電子受容体蛋白質を明らかにすることで、MamPの機能と蛋白質間相互作用を明らかにする。本研究によりMamPは細胞質膜に局在することが明らかになっており、細胞膜に存在する呼吸鎖電子伝達経路との関連を調べる。
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