細菌リポ蛋白質を選別し膜局在化を司るシステムの分子メカニズム

• 研究課題/領域番号: 19380046
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 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): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2009年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2008年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2007年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 膜局在化 / ABCトランスポーター / 分子シャペロン / ペリプラズム / リポ蛋白質 / 光架橋反応 / LolA / LolB / LolCDE / 選別シグナル / 大腸菌

研究概要

細菌に広く存在しているリポ蛋白質は、アミノ末端のシステイン残基が脂質で修飾され、これを利用して膜に結合している。リポ蛋白質は、細胞表層の機能に重要な貢献をしている一群の膜蛋白質である。外膜のあるグラム陰性菌では、外膜と内膜(細胞質膜)に仕分けシグナルに従って局在している。リポ蛋白質を選別し、それぞれの膜に運ぶ機構には、5種類のLol因子が関与していることを明らかにした。本研究は、Lol因子が疎水性のリポ蛋白質を親水的環境を通過して輸送する分子機構を解析したものである。

研究成果

• [雑誌論文] A novel complete reconstitution system for membrane integration of the simplest membrane protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K., Maeda, M., Abe, M., Kanamori, T., Shimamoto, K., Kusumoto, S., Ueda, T., Tokuda, H.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 394 ページ: 733-736
  • NAID: 120002439245
• [雑誌論文] Biogenesis of outer membranes in Gram-negative bacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 73 ページ: 465-473
  • NAID: 10027537908
• [雑誌論文] Model of mouth-to-mouth transfer of bacterial lipoproteins through inner membrane LolC, periplasmic LolA, and outer membrane LolB. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okuda, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci., USA 106 ページ: 5877-5882
• [雑誌論文] Dissection of the LolB function ; lipoprotein binding, membrane targeting, and incorporation of lipoproteins into lipid bilayers (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsukahara, J., Mukaiyama, K., Okuda, S., Narita, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS J. 276 ページ: 4496-4504
• [雑誌論文] Biochemical characterization of an ABC transporter LptBFGC complex required for the outer membrane sorting of lipopolysaccharides (2009)
  • 著者名/発表者名: Narita, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 583 ページ: 2160-2164
• [雑誌論文] Structural investigation of the interaction between LolA and LolB using NMR. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakada, S., Sakakura, M., Takahashi, H., Okuda, S., Tokuda, H., Shimada, I.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 24634-24643
• [雑誌論文] Membrane topology and functional importance of the periplasmic region of ABC transporter LolCDE (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, M., Iguchi-Yokoyama, A., Matsuyama, S., Tokuda, H., Narita, S.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 73 ページ: 2310-2316
  • NAID: 10027547063
• [雑誌論文] Real time analysis of lipoprotein transfer from LolA to LolB by means of surface plasmon resonance (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsukahara, J., Narita, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 583 ページ: 2987-2990
• [雑誌論文] Development of a functional in vitro integration system for an integral membrane protein, SecG. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K., Tokuda, H.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 390 ページ: 920-924
• [雑誌論文] Real time analysis of lipoprotein transfer from LolA to LolB by means of surface plasmon resonance. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsukahara, J.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 583 ページ: 2987-2990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane Topology and Functional Importance of the Periplasmic Region of ABC Transporter LolCDE. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuda M.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 73 ページ: 2310-2316
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissection of the LolB function ; lipoprotein binding, membrane targeting, and incorporation of lipoproteins into lipid bilayers. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsukahara, J.
  • 雑誌名: FEBS J. 276 ページ: 4496-4504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural investigation of the interaction between LolA and LolB using NMR. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakada, S.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 24634-24643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model of mouth-to-mouth transfer of bacterial lipoproteins through inner membrane LolC, periplasmic LolA, and outermembrane LolB. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okuda, S.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 106 ページ: 5877-5882
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular events involved in a single cycle of ligand transfer from an ATP-binding cassette transporter, LolCDE, to a molecular chaperone, LolA. (2008)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi, N., Tokuda, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 8538-8544
• [雑誌論文] A short helix in the C-terminal region of LolA is important for the specific membrane localization of lipoproteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Okuda, S., Watanabe, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 582 ページ: 2247-2251
• [雑誌論文] Diacylglycerol specifically blocks spontaneous integration of membrane proteins and allows detection of a factor-assisted integration (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, Y., Miyazaki, E., Muller, M., Tokuda, H., Nishiyama, K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 24489-24496
• [雑誌論文] Opening and closing of the hydrophobic cavity of LolA coupled to lipoprotein binding and release (2008)
  • 著者名/発表者名: Oguchi, Y., Takeda, K., Watanabe, S., Yokota, N., Miki, K., Tokuda, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 25414-25420
• [雑誌論文] Introduction of a lethal redox switch that controls the opening and closing of the hydrophobic cavity in LolA. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Oguchi, Y., Takeda, K., Miki, K., Tokuda, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 25421-25427
• [雑誌論文] Molecular Events Involved in a Single Cycle of Ligand Transfer from an ATP Binding Cassette Transporter, LolCDE, to a Molecular Chaperone, LolA. (2008)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 8538-8544
  • 査読あり
• [雑誌論文] A short helix in the C-terminalregion of LolA is important for the specific membrane localization of lipoproteins. (2008)
  • 著者名/発表者名: Okuda, S.
  • 雑誌名: FEBS Lett 582 ページ: 2247-2251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Introduction of a lethal redox switch that controls the opening and closing of the hydrophobic cavity in LoLA. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 25421-25427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Opening and closing of the hydrophobic cavity of LolA coupled to lipo protein binding and release. (2008)
  • 著者名/発表者名: Oguchi, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 25414-25420
  • 査読あり
• [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., Ura, A., Oyamada, Y., Yoshida, H., Yamagishi, J., Narita, S., Matsuyama, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: Microbiol.Immunol. 51 ページ: 263-270
  • NAID: 10020280998
• [雑誌論文] Amino acids at positions 3 and 4 determine the membrane specificity of Pseudomonas aeruginsoa lipoproteins (2007)
  • 著者名/発表者名: Narita, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282 ページ: 13372-13378
• [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., Narita, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282 ページ: 13379-13384
• [雑誌論文] Diverse effects of phospholipids on lipoprotein sorting and ATP hydrolysis by the ABC transporter LolCDE complex. (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta-Biomembranes 1768 ページ: 1848-1854
• [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., Miyamoto, S., Narita, S., Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS J. 274 ページ: 3034-3043
• [雑誌論文] Large-scale preparation of the homogeneous LolA-lipoprotein complex and efficient in vitro transfer of lipoproteins to the outer membrane in a LolB-dependent manner (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Oguchi, Y., Yokota, N., Tokuda, H.
  • 雑誌名: Protein Sci. 16 ページ: 2741-2749
• [雑誌論文] A new screening method to identify inhibitors of Lol(localization of lipoproteins)system,anovel antibacterial target (2007)
  • 著者名/発表者名: Ito, H.
  • 雑誌名: Microbiol.Immunol 51 ページ: 263-270
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [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: Karlamaru, K.
  • 雑誌名: FEBS J 274 ページ: 3034-3043
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural studies of the Cpx pathway activator NlpE on the outer membrane of Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y.
  • 雑誌名: Structure 15 ページ: 963-976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Backbone resonance assignment for the outer membrane lipoprotein receptor LolB from Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakada, S.
  • 雑誌名: Biomol.NMR Assign 1 ページ: 121-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topology inversion of SecG is essential for the cytosolic SecA-dependent stimulation of protein translocation (2007)
  • 著者名/発表者名: Sugai, R.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem 282 ページ: 29540-29548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-scale preparation of the homogeneous LolA-lipoprotein complex and efficient in vitro transfer of lipoproteins to the outer membrane in a LolB-deperldent manner (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S.
  • 雑誌名: Protein Sci 16 ページ: 2741-2749
  • 査読あり
• [学会発表] Sorting of lipoproteins to the outer membrane of Gram-negative bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 学会等名: 3rd FEBS Special Meetig "ATP-Binding Cassette Proteins : From Multidrug Resistance to Genetic Diseases"
  • 発表場所: Innsbruck(Austria)
  • 年月日: 2010-03-04
• [学会発表] Sorting of lipoproteins to the outer membrane of Gram-negative bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 学会等名: Final Keynote Address, FEBS Special Meeting "ATP-binding cassette proteins : from multidrug resistance to genetic diseases"
  • 発表場所: Innsbruck, Austria
• [学会発表] in vivo光架橋法によるLol因子間相互作用の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 奥田傑
  • 学会等名: 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 静岡国民年金健康センター
  • 年月日: 2008-07-28
• [学会発表] 部位特異的光架橋法によるLolA-LolB間相互作用のin vivo解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 奥田 傑
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名城大学(名古屋)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 細菌リポタンパク質の選別と外膜局在化機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 徳田 元
  • 学会等名: 第81回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都)
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] Molecular events involved in a single cycle of ligand transfer from an ATP-binding cassette transporter LolCDE to a molecular chaperone LoIA. (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 学会等名: 2nd FEBS Special Meeting"ATP-Binding Cassete Proteins"
  • 発表場所: Hotel Crauer Bar(Innsbruck,Austria)
  • 年月日: 2008-03-02
• [学会発表] Molecular events involved in a single cycle of ligand transfer from an ATP-binding cassette transporter LolCDE to a molecular chaperone LolA (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 学会等名: FEBS Special Meeting "ATP-binding cassette proteins : from multidrug resistance to genetic diseases"
  • 発表場所: Innsbruck, Austria
• [学会発表] Sorting of lipoproteins to the outer membrane of gram-negative bacteria. (2007)
  • 著者名/発表者名: 福岡国際会議場, 福岡
  • 学会等名: 007 ASBMB Annual Meeting
  • 発表場所: Washington DC Convention Center(USA)
  • 年月日: 2007-04-29
• [学会発表] Sorting of lipoproteins to the outer membrane of Gram-negative bacteria (2007)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 学会等名: The 2007 ASBMB meeting
  • 発表場所: Washington DC, USA
• [図書] Sorting of bacterial lipoproteins to the outer membrane by the Lolsystem. In "Methods in Molecular Biology ; Protein Secretion"(A. Economou (ed)) (2010)
  • 著者名/発表者名: Narita, S., Tokuda, H.
  • 出版者: Humana press
• [図書] Structure, function and transport of lipoproteins in Escherichia coli. In "The Periplasm"(M. Ehrmann (ed)) (2007)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H., Matsuyama, S., Tanaka-Masuda, K.
  • 出版者: ASM press
• [図書] 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., Tokuda, H.
  • 出版者: The Enzymes
• [図書] Biogenesis and membrane targeting of lipoproteins. In "E. coli and Salmonella"(Tracy Palmer (ed))
  • 著者名/発表者名: Narita, S., Tokuda, H.
  • 出版者: ASM Press
• [産業財産権] 大腸菌膜タンパク質挿入因子 (2010)
  • 発明者名: 西山賢一, 徳田元, 植田卓也, 金森崇, 楠本正一, 前田将秀, 島本啓子
  • 権利者名: サントリーホールディングス株式会社
  • 産業財産権番号: 2010-048520
  • 出願年月日: 2010-03-05