Structural study on the mechanisms of the attachment of surface proteins and the formation of pili in a gram-positive bacteria Clostridium perfringens
| Project/Area Number |
18K06087
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
神鳥 成弘 香川大学, 医学部, 教授 (00262246)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉井 栄治 松山大学, 薬学部, 教授 (40333512)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | X線結晶構造解析 / 細菌細胞壁 / ソーテース / 線毛 / コンホメーション変化 / モデリング / pilinタンパク質 / Clostridium perfringens / 細胞壁 / 表面タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細菌表面の線毛は，pilinタンパク質が重合して繊維状になったもので，感染に際して宿主細胞への接着・接合を担っている。線毛の形成においては，pilinタンパク質の重合と細胞壁への固定化をSortase C（SrtC）が行う。本研究の目的は，線毛の立体構造と機能との関係，およびSrtによるpilinタンパク質の重合・細胞壁固定化機構を分子レベルで解明することである。
今年度は，ウェルシュ菌の2種の株（Strain 13およびSM101）のpilinタンパク質（CppA-St13，CppA-SM101）のX線結晶構造解析（前年度の研究成果）により得た立体構造をモデリングの手法を用いて詳細に検討した。これらのpilinタンパク質は， 3つのドメイン（D1，D2，D3）からなる。CppA-St13は，3つのドメインが伸長した構造をとっており，結晶中では線毛形成時の重合状態に近い構造を形成していると考えられた。一方，CppA-SM101は，D1とD2の間で64°折れ曲がった構造をとっており，ダイナミックなコンホメーション変化を起こしていると考えられた。結晶中においては，2分子が部分的な重合状態にある2量体になり，さらに別の2量体と逆平行の左巻き2重らせん構造を形成していた。モデリングにより，この2重らせん構造は，分子間で衝突を起こすことなく伸長できることが確かめた。このことは，異なる細胞の線毛同士が2重らせん構造を形成し，細胞間相互作用を強める役割を果たしている可能性を示している。さらに，pilinタンパク質の重合・細胞壁固定化を行うウェルシュ菌SM101株のSrtCのX線結晶解析にも成功した。モデリングにより，CppA-SM101の折れ曲がった構造は，SrtCと強い相互作用を形成するのに有利であることがわかった。これらの成果は，学術誌に発表し，収録号のカバーイラストにも選ばれた。
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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
ウェルシュ菌の2種の株（Strain 13，SM101）のpilinタンパク質（CppA-St13，CppA-SM101）およびSortase C（SrtC）のX線結晶構造解析に成功し，線毛の重合形成機構および線毛同士の相互作用について新たな知見を得て，学術誌に発表することができた。また，本研究と関連する細菌細胞壁で働く酵素についての研究成果としては，ウェルシュ菌と同じクロストリジウム属のディフィシル菌由来の細胞壁分解酵素（オートリシン）の活性ドメインの立体構造をX線結晶解析により決定することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回の研究成果により，CppAによる線毛のシャフト部分の構造について新たな知見を得ることができた。今後は，宿主細胞の表面と直接相互作用する可能性が高い線毛の先端部分にあるタンパク質（CppB）について，その立体構造および機能を明らかにしていきたい。CppBについては，大量発現系の構築および精製は確立しており，現在，結晶化に取り組んでいる。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
