大腸菌における駆動力発生酵素および細胞質性フィラメントの分子生物学的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04454005
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 平賀 壯太 熊本大学, 医学部, 教授 (40027321)
• 研究分担者: 北岡 光彦 熊本大学, 医学部, 助手 (30117345) ; 山中 邦俊 熊本大学, 医学部, 助手 (90212290) ; 仁木 宏典 熊本大学, 医学部, 講師 (70208122) ; 小椋 光 熊本大学, 医学部, 助教授 (00158825)
• キーワード: 染色体分配 / コイルドコイル蛋白 / DNA結合 / MukB蛋白 / ATP / GTP結合 / スピロゾーム / アルコール脱水素酵素 / ピルビン酸脱水素酵素

研究概要

我々は先に大腸菌の染色体分配に関与する遺伝子群を解析するために無核細胞を放出しながら増殖するmukB変異株を多数分離してきた。単離したmukB遺伝子の塩基配列より演繹したMukB蛋白は177kDaの巨大な分子である。MukB蛋白の二次構造からN端とC端が球状で中央部はαヘリックスのコイルドコイル構造をとりうることが示唆された。本研究では、MukB蛋白を過剰産生する細胞の抽出液よりMukB蛋白を精製し、次のことを明かにした。
1. 精製したMukB蛋白は500mM KCl存在下で365,000ダルトンであることが低角度レーザー光散光法により明かになった。このことはこの条件下でMukB蛋白は二量体を形成することを示している。
2. MukB蛋白の分子構造を低角度白金蒸着電顕法で解析し、MukBの二量体はN端とC端が球状で中央部が棒状の形態をとることが明かになった。棒状領域にはヒンジ部位があり、ここで折れ曲がってV字型をとる性質がある。
3. MukB蛋白はDNA結合能を持つことをゲルシフト法により明かにした。
4. MukB蛋白はZnイオン存在下でATPおよびGTP結合能がある。
一方、大腸菌のF Pil Hag変異株(細胞表層のべん毛や線毛を持たない株)の細胞抽出液のゲル濾過分画に存在するラセン状巨大分子(スピロゾーム)を精製し、この分子がアルコール脱水素酵素のポリマーであることをそのN端のアミノ酸配列により明かにした。また、ピルビン酸脱水素酵素、デヒドロリポアミドアセチールコリントランスフェラーゼ、ポリアミドデヒドロゲナーゼが高分子複合体(670,000ダルトン以上)を形成していることを明かにした。

研究成果

• [文献書誌] Begg,K.J.,T.Tomoyasu,,W.D.Donachie,M.Khattar,H.Niki,K.Yamanaka,S.Hiraga,and T.Ogura.: "Escherichia coli mutant Y16 is a double mutant carrying thermosensitive ftsH and ftsl mutants." J.Bacteriol.174. 2416-2417 (1992)
• [文献書誌] Imamura,R.,H.Niki,K.Yamanaka,T.Ogura and S.Hiraga.: "Characterization of high molecular weights of complexes and polymers of cytoplasmic proteins in Escherichia coli." Res.Microbiol.143. 743-753 (1992)
• [文献書誌] Niki,H.,R.Imamura,M.Kitaoka,K.Yamanaka,T.Ogura and S.Hiraga: "E.coli MukB protein involved in chromosome partition forms a homodimer with a rod-and-hinge structure having DNA binding and ATP/GTP binding activities." EMBO J.11. 5101-5109 (1992)
• [文献書誌] Yamanaka,K.,T.Ogura,H.Niki and S.Hiraga.: "Identification and characterization of the smbA gene,a suppressor of the mukB null mutant of Escherichia coli." J.Bacteriol.174. 7517-7525 (1992)
• [文献書誌] Tomoyasu,T.,T.Yuki,S.Morimura,H.Mori,K.Yamanaka,H.Niki,S.Hiraga.and T.Ogura.: "The Escherichia coli FtsH protein is a prokaryotic member of a protein family of putative ATPases involved in membrane functions,cell cycle control and gene expression." J.Bacteriol.175. 1344-1351 (1993)
• [文献書誌] Tomoyasu,T.,K.Yamanaka,K.Murata T.Suzaki,P.Bouloc,A.Kato,H.Niki,S.Hiraga,and T.Ogura.: "Topology and subcellular localization of FtsH protein in Escherichia coli." J.Bacteriol.175. 1352-1357 (1993)
• [文献書誌] Hiraga,S.: "Chromosome and plasmid partition in Escherichia coli.“Annual Review of Biochemistry"" C.C.Richardson,J.N.Abelson,A.Meister and C.T.Walsh,eds.,Annual Reviews Inc.Palo Alto,California., 14 (1992)