バクテリアの細胞死に関与する蛋白質の構造生物学的研究

Research Project

Project/Area Number	15770075
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Structural biochemistry
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	鎌田勝彦独立行政法人理化学研究所, 花岡細胞生理学研究室, 研究員 (70360526)
Project Period (FY)	2003 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000) Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2003: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords	X線結晶構造解析 / 蛋白質複合体 / バクテリア / 細胞死 / MazEF / YefM / YoeB
Research Abstract	大腸菌には、その細胞死に関与すると考えられる二つの蛋白質を担うantitoxinとtoxinの遺伝子セットが5種類存在している。申請者は、X線結晶構造解析によって、これらの遺伝子産物複合体の構造学的知見を得ることによって、両蛋白質間の相互作用領域がtoxinの機能にどのように影響しているか、そしてtoxin活性がantitoxinによってどのように中和されるかを研究した。バクテリアの細胞死に関与すると考えられる二つの蛋白質、MazE(antidote), MazF(toxin)、の複合体の結晶化に成功し1.7Å分解能で立体構造解析した。MazE-MazF複合体は2:4のヘテロヘキサマーを構成している。特徴的なMazEのC末端は、隣に配置するMazFダイマーの一方の分子と密接な相互作用を有している。その結合部位は大きく4つ(Site 1-4)にわけられ、特にSite1では、toxinとantidoteに保存された残基間の相互作用がみられる。また、類似Toxinの構造比較から、Antidoteの結合に際してのみ見られるコンフォメーション変化が明らかになった。これまでに得られた分子生物学知見により、toxinの標的蛋白質の認識とantidoteによる不活性化は、addiction systemに保存された共通な機構であることが示唆された。 YefM(antidote)とYoeB(toxin)も、バクテリアの細胞死に関わるリボヌクレアーゼであることが示唆されている。申請者は、さらにYefM-YoeB複合体の立体構造を決定した。YoeBはバクテリアに共通して見られるリボヌクレアーゼの構造を有しており、YefMは二量体で一分子のYoeBに結合していた。