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大腸菌細胞表層におけるリポタンパク質の選択的膜局在化と品質管理の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 14037212
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

徳田 元 (2003-2006)  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (40125943)

松山 伸一 (2002)  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教授 (50183108)

研究分担者 松山 伸一  立教大学, 理学部, 教授 (50183108)
徳田 元  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (40125943)
研究期間 (年度) 2002 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
129,200千円 (直接経費: 129,200千円)
2006年度: 24,600千円 (直接経費: 24,600千円)
2005年度: 26,400千円 (直接経費: 26,400千円)
2004年度: 29,200千円 (直接経費: 29,200千円)
2003年度: 30,000千円 (直接経費: 30,000千円)
2002年度: 19,000千円 (直接経費: 19,000千円)
キーワードリポタンパク質 / ABCトランスポーター / 分子シャペロン / 大腸菌 / 膜局在化 / 外膜 / 再構成 / リポ蛋白質 / 品質管理 / ペリプラズム / プロテアーゼ / 細胞表層 / タンパク質局在化
研究概要

大腸菌のリポ蛋白質を選別して外膜に輸送するLolシステムについて以下のことを明らかにした。
(1)選別シグナルと認識;内膜特異的リポ蛋白質を外膜に輸送する変異株を分離し、LolCDE複合体のLolCに変異があることを明らかにした。内膜特異的シグナルはLolCDEの認識を回避するシグナルであることを解明した。また、LolCDEが認識する部位は、リポ蛋白質の脂質修飾されたN末端システインであることを示した。さらに、選別シグナルの認識は、リン脂質組成によって影響を受けることを示した。(2)構造解析; LolAとLolBの結晶構造を解明した。両因子のアミノ酸配列の相同性は低いが、結晶構造はよく似ており、疎水性のキャビティーを持っていることを見いだした。(3)メカニズム; LolB変異体を分離し、機能に重要なトリプトファン残基を明らかにした。LolAの43番目のアルギニン残基を系統的に変異させ、LolAからLolBにリポ蛋白質が受け渡されるためには、リポ蛋白質との親和性が重要であることを示した。LolAの疎水性キャビティーはリポ蛋白質の結合サイトと推測される。変異体の分離により、キャビティーの開閉が重要であることを示した。ABCトランスポーターでは初めて、基質結合型のLolCDEが分離できることを見いだした。
緑膿菌のLolシステムは、大腸菌と同様リポ蛋白質の特異的外膜輸送に必須であることを明らかにした。しかし、大腸菌とはシグナルが異なることも明らかにした。

報告書

(6件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (31件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) 図書 (2件) 備考 (1件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] Amino acids at positions 3 and 4 determine the membrane specificity of Pseudomonas aeruginosa lipoproteins.2007

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 282

      ページ: 13372-13378

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Periplasm: Structure, function, and transport of lipoproteins in Escherichia coli.2007

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 雑誌名

      ASM press

      ページ: 67-79

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The Enzymes: The function of the ABC transporter LolCDE in protein transport to the outer membrane of E.coli.2007

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 雑誌名

      Academic press 25

      ページ: 149-172

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure, function and transport of lipoproteins in Escherichia coli.2007

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 雑誌名

      The Periplasm, M. Ehrmann(ed), ASM press

      ページ: 67-79

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A new screening method to identify inhibitors of Lol(localization of lipoproteins)system, a novel antibacterial target.2007

    • 著者名/発表者名
      Ito, H.
    • 雑誌名

      Microbiol. Immunol. 51

      ページ: 263-270

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] The function of the ABC transporter LolCDE in protein transport to the outer membrane of E. coli.2007

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 雑誌名

      The Enzymes 25

      ページ: 149-172

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of the Pseudomonas aeruginosa Lol system as a lipoprotein sorting mechanism.2007

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, S.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 282

      ページ: 13379-13384

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Diverse effects of phospholipids on lipoprotei sorting and ATP hydrolysis by the ABC transporter LolCDE complex.2007

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto, S.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta. 1768

      ページ: 1848-1854

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Complete reconstitution of an ATP-binding cassette transporter LolCDE complex from separately isolated subunits.2007

    • 著者名/発表者名
      Kanamaru, K
    • 雑誌名

      FEBS. J 274

      ページ: 3034-3043

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Roles of the hydrophobic cavity and lid of LolA in the lipoprotein transfer reaction in Escherichia coli.2006

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, S.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 281

      ページ: 3335-3342

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] (Invited review)An ABC transporter mediating the membrane detachment of bacterial lipoproteins depending on their sorting signals.2006

    • 著者名/発表者名
      Narita, S
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580

      ページ: 1164-1170

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Purification crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of the outer membrane lipoprotein NlpE from Escherichia coli.2006

    • 著者名/発表者名
      Hirano, Y.
    • 雑誌名

      Acta Cryst. F62

      ページ: 1227-1230

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A derivative of lipid A is involved in Signal Recognition Particle/SecYEG-dependent and-independent membrane integarations.2006

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, K.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 281

      ページ: 35667-35676

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A novel ligand bound ABC transporter, LolCDE, provides insights into the molecular mechanisms underlying membrane detachment of bacterial lipoproteins.2006

    • 著者名/発表者名
      Ito, Y
    • 雑誌名

      Mol. Microbiol. 62

      ページ: 1064-1075

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Genetic analysis of the mode of interplay between an ATP ase subunit and membrane subunits of lipoprotein-releasing ABC transporter LolCDE.2006

    • 著者名/発表者名
      Ito, Y
    • 雑誌名

      J. Bacteriol. 188

      ページ: 2856-2864

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An ABC transporter mediating the membrane detachment of bacterial lipoproteins depending on their sorting signals.2006

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580

      ページ: 1164-1170

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Roles of the hydrophobic cavity and lid of LolA in the lipoprotein transfer reaction in Escherichia coli.2006

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, S.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 281

      ページ: 3335-3342

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure, function and transport of lipoproteins in Escherichia coli.2006

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 雑誌名

      In The Periplasm(M.Ehrmann(ed))(ASM press) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] H.Genetic analysis of the mode of interplay between an ATPase subunit and membrane subunits of lipoprotein-releasing ABC transporter LolCDE.2006

    • 著者名/発表者名
      Ito, Y.
    • 雑誌名

      J.Bacteriol. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanisms underlying energy-independent transfer of lipoproteins from LolA to LolB, which have similar unclosed β-barrel structures.2005

    • 著者名/発表者名
      Tanigichi, N.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 280

      ページ: 34481-34488

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Disruption of rpmJ encoding ribosomal protein L36 decreases the expression of secY upstream of the spc operon and inhibits protein translocation in Escherichia coli.2005

    • 著者名/発表者名
      Ikegami, A.
    • 雑誌名

      Biosci.Biotechnol.Biochem. 69

      ページ: 1595-1602

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 大腸菌リポタンパク質の輸送2005

    • 著者名/発表者名
      成田新一郎
    • 雑誌名

      実験医学 23

      ページ: 2283-2288

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Sorting of lipoproteins to the outer membrane in E.coli.2004

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 雑誌名

      BBA-Molecular Cell Research 1693

      ページ: 5-13

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Lipoprotein trafficking in Escherichia coli.2004

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 雑誌名

      Arch.Micorbiol. 182

      ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Overexpression of gnsA, a multicopy suppressor of the secG null mutation, increases acidic phospholipid contents by inhibiting phosphatidylethanolamine synthesis at low temperature.2004

    • 著者名/発表者名
      Sugai, R.
    • 雑誌名

      J.Bacteriol. 186

      ページ: 5968-5971

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of lipoprotein overproduction on the induction of DegP (HtrA) involved in the quality control of Escherichia coli periplasm.2004

    • 著者名/発表者名
      Miyadai, H.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 279

      ページ: 39807-39813

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Targeted mutagenesis of five conserved tryptophan residues of LolB involved in membrane localization of Escherichia coli lipoproteins.2004

    • 著者名/発表者名
      Wada, R.
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 323

      ページ: 1069-1074

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 蛋白質輸送とエンベロープの形成(原核細胞)2004

    • 著者名/発表者名
      徳田 元
    • 雑誌名

      蛋白質核酸酵素 49

      ページ: 942-949

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A mutation in the membrane subunit of an ABC transporter LolCDE complex causingouter membrane localization of lipoproteins against their inner membrane-specific signals.2003

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 雑誌名

      Mol. Microbiol. 49

      ページ: 167-177

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structures of Bacterial Lipoprotein Localization Factors, LolA and LolB.2003

    • 著者名/発表者名
      Takeda, K.
    • 雑誌名

      EMBO J. 22

      ページ: 3199-3209

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A mutation in the membrane subunit of an ABC transporter LolCDE complex causing outer membrane localization of lipoproteins against their inner membrane-specific signals.2003

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 雑誌名

      Mol. Microbiol. 49

      ページ: 167-177

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Sorting of lipoproteins to the outer membrane of gram-negative bacteria2007

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 学会等名
      ASBMB Annual Meeting
    • 発表場所
      USA
    • 年月日
      2007-05-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Sorting of lipoproteins to the outer membrane of E. coli2006

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 学会等名
      ASM Conference on Protein traffic in Prokaryotes
    • 発表場所
      Greece
    • 年月日
      2006-05-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Sorting of lipoproteins to the outer membrane of E. coli.2006

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 学会等名
      ASM Conference on Protein traffic in Prokaryotes
    • 発表場所
      Greece
    • 年月日
      2006-03-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Transport of Lipoproteins to the Outer Membranes by the LOLPathway2003

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 学会等名
      103rd American Society for Microbiology GeneralMeeting : Symposium : Protein Trafficking and Secretion
    • 発表場所
      USA
    • 年月日
      2003-05-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Transport of Lipoproteins to the Outer Membranes by the Lol Pathway.2003

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 学会等名
      103rd American Society for Microbiology General Meeting : Symposium : Protein Trafficking and Secretion
    • 発表場所
      USA
    • 年月日
      2003-03-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] The Periplasm2007

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, H.
    • 総ページ数
      415
    • 出版者
      ASM press
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] The Enzymes2007

    • 著者名/発表者名
      Narita, S.
    • 総ページ数
      636
    • 出版者
      Academic press
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/sec/

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Narita, S: "A mutation in the membrane subunit of an ABC transporter LolCDE complex causing outer membrane localization of lipoproteins against their inner membrane-specific signals"Mol.Microbiol.. 49. 167-177 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Takeda, K.: "Crystallization and preliminary crystallographic study of the outer membrane lipoprotein receptor LolB. a member of the lipoprotein localization factors"Acta Cryst.. D59. 1224-1226 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Takeda, K.: "A practical phasing procedure of MAD method without the aid of XAFS measurements : successful solution in the structure determination of the outer membrane lipoprotein cerrier LolA"Acta Cryst.. D59. 1440-1446 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Takeda, K.: "Crystal Structures of Bacterial Lipoprotein Localization Factors, LolA and LolB"EMBO J.. 22. 3199-3209

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kato, Y.: "Depletion of SecDF-YajC causes a decrease in the level of SecG : Implication for their functional interaction"FEBS Lett.. 550. 114-118 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hara, T.: "Mechanism underlying the inner membrane retention of E.coli lipoproteins caused by Lol avoidance signals"J.Biol.Chem.. 278. 40408-40414 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 松山伸一: "水に溶けないものが水路を渡る:細菌リポタンパク質の運び屋たち -大腸菌リポタンパク質の選択的膜局在化機構-"実験医学. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Fukuda, A.: "Amino-acylation of the N-terminal cysteine is essential for Lol-dependent release of lipoproteins from membranes but does not depend on lipoprotein sorting signals"J. Biol. Chem.. 277. 43512-43518 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Narita, S.: "Disruption of lolCDE, encoding an ATP-binding cassette transporter is lethal for Escherichia coli and prevents the release of lipoproteins from the inner membrane"J. Bacteriol.. 184. 1417-1422 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Masuda, K.: "Elucidation of the function of lipoprotein-sorting signals that determine membrane localization"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 7390-7395 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Miyamoto, A.: "Dominant negative mutant of a lipoprotein-specific molecular chaperone, LolA, tightly associates with LolCDE"FEBS Lett.. 528. 193-196 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2018-03-28  

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