ストレス応答に関与するシャペロン／プロテアーゼを介した細菌細胞表層の品質管理機構

• 研究課題/領域番号: 24570152
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 盛岡大学 (2013-2014); 京都大学 (2012)
• 研究代表者: 成田 新一郎 盛岡大学, 栄養学部, 准教授 (30338751)
• 研究分担者: 秋山 芳展 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (10192460)
• 研究協力者: 大門 康志
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 細菌細胞表層 / 表層ストレス応答 / σE / 外膜タンパク質 / リポ多糖 / プロテアーゼ / ジスルフィド結合 / 大腸菌 / タンパク質品質管理 / シグマE / BAM複合体

研究成果の概要

σE表層ストレス応答経路は大腸菌の細胞表層の機能維持に重要である。σEによって転写誘導されるyfgC遺伝子を欠失すると、大腸菌が多くの薬剤に対して感受性化することが知られていたが、YfgCの機能は不明であった。研究代表者らは、細菌外膜においてリポ多糖の輸送に関わるLptDの生合成にはジスルフィド結合の組換えが必要であることを見いだし、YfgCがその過程を促進すること、さらにYfgCはアセンブリーに失敗したLptDを分解することを見いだした。これらの結果に基づき、YfgCをBepA （β-barrel assembly-enhancing protease）と改称することを提唱した。

研究成果

• [雑誌論文] Small molecule inhibitors of Gram-negative lipoprotein trafficking discovered by phenotypic screening. (2015)
  • 著者名/発表者名: McLeod, S. M., Fleming, P. R., MacCormack, K., McLaughlin, R. E., Whiteaker, J. D., Narita, S., Mori, M., Tokuda, H., and Miller, A. A.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: 197 号: 6 ページ: 1075-1082
  • DOI: 10.1128/jb.02352-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel antibacterial targets and compounds revealed by a high throughput cell wall reporter assay (2015)
  • 著者名/発表者名: Asha S. Nayar, Thomas J. Dougherty, Keith E. Ferguson, Brett A. Granger, Lisa McWilliams, Clare Stacey, Lindsey J. Leach, Shin-ichiro Narita, Hajime Tokuda, Alita A. Miller, Dean G. Brown, and Sarah M. McLeod
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: 197 号: 10 ページ: 1726-1734
  • DOI: 10.1128/jb.02552-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the protruding loop of factor B essential for the localization of lipoproteins (LolB) in the anchoring of bacterial triacylated proteins to the outer membrane. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y., Tsurumizu, R., Tsukahara, J., Takeda, K., Narita, S., Mori, M., Miki, K., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 号: 15 ページ: 10530-10539
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.539270
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protease homolog BepA (YfgC) promotes assembly and degradation of β-barrel membrane proteins in Escherichia coli. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Narita, Chigusa Masui, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae and Yoshinori Akiyama
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 110 号: 38
  • DOI: 10.1073/pnas.1312012110
  • NAID: 120005323037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional differentiation of structurally similar membrane subunits of the ABC transporter LolCDE complex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizutani, M., Mukaiyama, K., Xiao, J., Mori, M., Satou, R., Narita, S., Okuda, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 587 号: 1 ページ: 23-29
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.11.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defective lipoprotein sorting induces lolA expression through the Rcs stress response phosphorelay system. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tao, K., Narita, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: (in press) 号: 14 ページ: 3643-3650
  • DOI: 10.1128/jb.00553-12
  • 査読あり
• [学会発表] σEの欠失による大腸菌の致死性はTAシステムトキシンの活性化により抑制される (2015)
  • 著者名/発表者名: 大門康志、成田新一郎、秋山芳展
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 大門康志、成田新一郎. 大腸菌の表層ストレス応答に関わるσEの必須性はTA システムにおけるtoxinの活性化により解消される (2015)
  • 著者名/発表者名: 大門康志、成田新一郎
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [学会発表] 大腸菌プロテアーゼBepAは外膜タンパク質の組立と分解を促進する (2013)
  • 著者名/発表者名: 成田新一郎、舛井千草、鈴木健裕、堂前直、秋山芳展
  • 学会等名: 日本農芸化学会東北支部 第148回大会
  • 発表場所: 岩手大学
• [学会発表] 部位特異的in vivo光架橋法による大腸菌ペリプラズムタンパク質BepA(YfgC)の近接因子探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 舛井千草、成田新一郎、秋山芳展
  • 学会等名: 第10回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 静岡県伊豆市
• [学会発表] 大腸菌βバレル型膜タンパク質の生合成に関わるBepA (YfgC)の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 成田新一郎、鈴木健裕、堂前直、秋山芳展
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度（平成25年度）大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 大腸菌βバレ ル型タンパク質の品質管理に関わるプロテアーゼホモログBepA (YfgC)の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 成田新一郎、秋山芳展
  • 学会等名: 2012年度国立遺伝学研究所研究会「単細胞システムの構築とその維持機構の研究」
  • 発表場所: 三島
• [学会発表] 大腸菌におけるσE依存性表層ストレス応答とtoxin-antitoxin systemの関わり (2012)
  • 著者名/発表者名: 大門康志、成田新一郎、秋山芳展
  • 学会等名: 第9回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 長浜
• [学会発表] Characterization of YfgC, a protease homolog involved in assembly of the Escherichia coli outer membrane proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Narita and Yoshinori Akiyama
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Bacterial Cell Surfaces
  • 発表場所: West Dover, VT, USA
• [学会発表] 大腸菌外膜タンパク質の品質管理にかかわる新規プロテアーゼホモログBepAの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 成田新一郎、秋山芳展
  • 学会等名: 2012年度国立遺伝学研究所研究会「代謝、増殖、分裂研究会」
  • 発表場所: 三島
• [学会発表] 大腸菌におけるσEの必須性とtoxin-antitoxinシステムの関わり (2012)
  • 著者名/発表者名: 大門康志、成田新一郎、志波優、吉川博文、秋山芳展
  • 学会等名: 2012年度国立遺伝学研究所研究会「代謝、増殖、分裂研究会」
  • 発表場所: 三島
• [備考] 京都大学ウイルス研究所 研究所紹介 最新の研究成果
  • URL: http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/about/y2013/akiyama201309.html
• [備考] 京都大学 膜タンパク質の組立と分解に関わる新規プロテアーゼを発見
  • URL: http://goo.gl/mCP2hH
• [備考] 盛岡大学栄養科学部教員総覧
  • URL: http://www.morioka-u.ac.jp/UV_ns/kyouin/narita_shinichiro.html
• [備考] 膜タンパク質の組立と分解に関わる新規プロテアーゼを発見
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130903_1.htm
• [備考] BepA (YfgC)は大腸菌βバレル型タンパク質のアセンブリーと分解を促進する
  • URL: http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/about/y2013/akiyama201309.html