| 研究課題/領域番号 |
23K23835
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02571 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43030:機能生物化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
秋山 芳展 京都大学, 医生物学研究所, 教授 (10192460)
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| 研究分担者 |
森 博幸 京都大学, 医生物学研究所, 准教授 (10243271)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2025年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 大腸菌外膜 / 膜タンパク質分解 / タンパク質構造 / タンパク質機能制御 / タンパク質品質管理 / 外膜タンパク質 / 表層プロテアーゼ / トリアージ / 分子シャペロン / 大腸菌 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細菌外膜は、菌の生存に必須の機能を持つ。本研究は、大腸菌BepA proteaseによる外膜タンパク質の運命選別 (トリアージ)とその制御機構を解明し、外膜構造と機能の維持におけるその意義の理解をめざす。
本研究では以下の項目について、多角的な手法で取り組む。
(I) BepA分子内に埋もれた活性部位での基質結合を可能にする構造変化の実態を解明する。 (II) LptD生合成過程での、BepA-LptD-BAM相互作用と、BepA機能切り替え機構を解明する。 (III) BepA基質を網羅的に同定し解析することで、BepAの細胞機能の全体像を理解する。
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| 研究実績の概要 |
細菌外膜は、菌の生存に必須の機能を持つ。本研究は、大腸菌BepA proteaseによる外膜タンパク質の運命選別 (トリアージ)とその制御機構を解明し、外膜構造と機能の維持におけるその意義の理解をめざすものである。外膜タンパク質LptDは、外膜機能に必須のリポ多糖の生合成に働く。 申請者らは、BepAが、外膜のBAM複合体(外膜タンパク質トランスロコン)上で正常なLptD分子は外膜へのアセンブリーを促進し(Chaperone様機能)、異常分子は分解除去する(Protease機能)、 即ちトリアージすることで、外膜の構造と機能維持に働く事を示したが、その分子機構の詳細や生理機能の全容は不明である。申請者らが2019年に解明したBepAの結晶構造では、protease 活性部位がα6 loop とα9 loop と名付けた二つのループ領域に覆われて分子内に深く埋没した構造をとっている。基質が活性部位にアクセスするためには、これらが大きく構造変化し、活性部位領域が露出するものと予想された。α6 loop とα9 loopは一部が密接に相互作用しており、この相互作用がこれら領域の可動性に関わる可能性が考えられた。これらを踏まえて、α6 loop とα9 loopの相互作用部位に存在するイソロイシン194残基を様々な残基に置換し、BepA活性に対する影響を調べたところ、それらの変異体発現株では、野生型BepA発現株と異なり、正常にアセンブリーをしているLptD分子もBepA依存的に分解されることがわかった。これらの結果は、α6 loop とα9 loopとの相互作用が BepAの機能制御に重要であることを示唆するものである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
システマティックな変異解析により、BepA機能制御にα6 loop とα9 loop相互作用が関わる事を示唆する手掛かりを得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
予定通り、さらなる変異解析や再構成系を用いた解析等を通じてBepAの機能制御機構を明らかにする。また、作製した変異体の構造解析や生化学的アプローチによるBepA構造変化の実態解明も進める。
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