大腸菌エンベロープ形成機構の解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究領域: タンパク質社会の研究の総合的推進
• 研究課題/領域番号: 19058003
• 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: 盛岡大学 (2010-2011); 東京大学 (2007-2009)
• 研究代表者: 徳田 元 盛岡大学, 栄養科学部, 教授 (40125943)
• 研究分担者: 松山 伸一 (50183108) ; 西山 賢一 (80291334) ; 成田 新一郎 (30338751) ; 垰 和之 (00211996) ; 竹田 一旗 (30332290)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 外膜 / 細胞質膜 / リポ蛋白質 / βバレル型蛋白質 / Lol 因子 / リポ多糖

研究概要

グラム陰性細菌は共通して生育に必須の外膜構造をもつ。代表的なグラム陰性細菌である大腸菌では、外膜の形成にリポ蛋白質が極めて重要なはたらきをしていると考えられる。大部分のリポ蛋白質は外膜に局在しているが、これは選別シグナルと、5 種類のLol 因子による輸送系で行われている。本研究は、リポ蛋白質の輸送機構を中心に、外膜を含むエンベロープの形成機構を解析したものである。

研究成果

• [雑誌論文] Multiple SecA molecules drive protein translocation across a single translocon with SecG inversion. (2012)
  • 著者名/発表者名: Morita, K., Tokuda, H., and Nishiyama, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 ページ: 455-464
  • 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)
  • DOI: doi:10.1128/JB.00553-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lipoprotein Sorting in Bacteria. (2011)
  • 著者名/発表者名: Okuda, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Annu. Rev. Microbiol. 巻: 65 ページ: 239-259
  • DOI: doi:10.1146/annurev-micro-090110-102859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of LolCDE allows deletion of the Escherichia coli gene encoding apolipoprotein N-acyltransferase. (2011)
  • 著者名/発表者名: Narita, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: 193 ページ: 4832-4840
  • DOI: doi:10.1128/JB.05013-11
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 394 ページ: 733-736
  • DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2010.03.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of an inducible system to engineer unmarked conditional mutants of essential genes of Pseudomonas aeruginosa. (2010)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y., Narita, S., Tomida, J., Tokuda, H., and Kawamura, Y.
  • 雑誌名: J. Microbiol. Methods 巻: 82 ページ: 205-213
  • DOI: doi:10.1016/j.mimet.2010.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] A periplasmic LolA derivative with a lethal disulfide bond activates the Cpx stress response system. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tao, K., Watanabe, S., Narita, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: 192 ページ: 5657-5662
  • DOI: doi:10.1128/JB.00821-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of a highly translocation-competent proOmpA/SecB complex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Protein Sci. 巻: 19 ページ: 2402-2408
  • DOI: DOI:10.1002/pro.520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel mutations of the LolCDE complex causing outer membrane localization of lipoproteins despite their inner membrane retention signals. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, C., Satou, R., Tokuda, H., and Narita, S.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 401 ページ: 586-591
  • DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2010.09.106
  • 査読あり
• [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. 巻: 73 ページ: 465-473
  • DOI: DOI:10.1007/978-1-60327-412-8_7
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci., USA 巻: 106 ページ: 5877-5882
  • DOI: doi_10.1073_pnas.0900896106
  • 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., Mukaiyama, K., Okuda, S., Narita, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 276 ページ: 4496-4504
  • DOI: doi:10.1111/j.1742-4658.2009.07156.x
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 583 ページ: 2160-2164
  • DOI: doi:10.1016/j.febslet.2005.10.038
  • 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., Sakakura, M., Takahashi, H., Okuda, S., Tokuda, H., and Shimada, I.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 284 ページ: 24634-24643
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M109.001149
  • 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., Iguchi-Yokoyama, A., Matsuyama, S., Tokuda, H., and Narita, S.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 73 ページ: 2310-2316
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M109.001149
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 583 ページ: 2987-2990
  • DOI: doi:10.1016/j.febslet.2009.08.032
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 390 ページ: 920-924
  • DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2009.10.078
  • 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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 283 ページ: 8538-8544
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M800026200
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 582 ページ: 2247-2251
  • DOI: doi:10.1016/j.febslet.2008.05.022
  • 査読あり
• [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., and Nishiyama, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 283 ページ: 24489-24496
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M80812200
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 283 ページ: 25414-25420
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M804736200
  • 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., Oguchi, Y., Takeda, K., Miki, K., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 283 ページ: 25421-25427
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M804737200
  • 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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Microbiol. Immunol. 巻: 51 ページ: 263-270
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1348-0421
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 282 ページ: 13372-13378
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M611839200
  • 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., Narita, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 282 ページ: 13379-13384
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M611840200
  • 査読あり
• [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., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta-Biomembranes 巻: 1768 ページ: 1848-1854
  • DOI: doi:10.1016/j.bbamem.2007.04.005
  • 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: Kanamaru, K., Miyamoto, S., Narita, S., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 274 ページ: 3034-3043
  • DOI: doi:10.1111/j.1742-4658.2007.05832.x
  • 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., Hossain, Md. M., Takeda, K., Tokuda, H., and Miki, K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 15 ページ: 963-976
  • DOI: DOI:10.1016/j.str.2007.06.014
  • 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., Takemae, K., Tokuda, H., and Nishiyama, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 282 ページ: 29540-29548
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M704716200
  • 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., Sakakura, M., Takahashi, H., Tokuda, H., and Shimada, I.
  • 雑誌名: Biomol. NMR Assign. 巻: 1 ページ: 121-123
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M109.001149
  • 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-dependent manner. (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Oguchi, Y., Yokota, N., and Tokuda, H.
  • 雑誌名: Protein Sci. 巻: 16 ページ: 2741-2749
  • DOI: doi:10.1110/ps.073101307
  • 査読あり
• [学会発表] How does the LolCDE complex recognize and release bacterial lipoproteins from the cytoplasmic membrane? (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 学会等名: The JSPS/iCeMS International Symposium“ ABC2011 in Kyoto-ABC Proteins/Membrane Meso-domains/ES-iPS cells”
  • 発表場所: Kyoto University, Japan
  • 年月日: 20111116-17
• [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
  • 年月日: 20100227-0305
• [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
  • 年月日: 20080301-08
• [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
  • 年月日: 20070428-0502
• [図書] Sorting of bacterial lipoproteins to the outer membrane by the Lol system. In “Methods in Molecular Biology; Protein Secretion”, A. Economou (ed), DOI:10.1007/978-1-60327-412-8_7, (2010)
  • 著者名/発表者名: Narita, S., and Tokuda, H.
  • 総ページ数: 117-129
  • 出版者: Humana press
• [図書] The function of the ABC transporter LolCDE in protein transport to the outer membrane of E. coli. In The Enzymes, vol. 25, DOI:10.1016/S1874-6047(07)25007-3 (2007)
  • 著者名/発表者名: Narita, S., and Tokuda, H.
  • 総ページ数: 149-172
• [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., and Tanaka-Masuda, K.
  • 総ページ数: 67-79
  • 出版者: ASM press
• [図書] Bacterial lipoproteins; biogenesis, trafficking and function. In press Chapter 4 in Bacterial Membranes: Structural and Molecular Biology Han Remaut and Remi Fronzes, eds,
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H., Sander, P., Lee, B. L., Okuda, S., Grau, T., Tschumi, A., Brulle, J. K., Kurokawa, K., and Nakayama, H.
  • 出版者: Horizon Scientific Press
• [図書] Biogenesis and membrane targeting of lipoproteins. Chapter 4.3.7. In “Escherichia coli and Salmonella: cellular and molecular biology.” Bock, R. Curtiss III, J. B. Kaper, P. D. Karp, F. C. Neidhardt, T. Nystrom, J. M. Slauch, and C. L. Squires, and D. Ussery (ed), doi:10.1128/ecosal.4.3.7 (online journal).
  • 著者名/発表者名: Narita, S., and Tokuda, H.
  • 出版者: ASM Press. Washington, DC.
• [備考]
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/sec/index-3.html
• [備考]
  • URL: http://www.morioka-u.ac.jp/UV_ns/tokuda_lab/