大腸菌染色体分配に関与する遺伝子群及び細胞増殖に必須なFtsH蛋白の研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044205
• 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: SIMON Cuttin ロンドン大学, 講師 ; WOLFGANG Sch バイロイト大学, 教授 ; ANDREW JOEL ヘブライ大学, 助手 ; OPPENHEIM Am ヘブライ大学, 教授 ; BERND Bukau ハイデルベルグ大学, 助教授 ; ALINE Jaffe パリ第7大学, ジャクモノ研究所, 助教授 ; 山添 光芳 熊本大学, 医学部, 助手 (00284745) ; 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 / 膜会合細胞骨格様構造 / Muk蛋白 / 蛍光抗体法 / FtsH / ATPasc / プロテアーゼ / σ32

研究概要

染色体分配の分子機構について以下のことを明らかにした。1.新たに開発した蛍光抗体法によりMuk蛋白群の細胞内分布を調べたところ、MukE蛋白は細胞の長軸に沿って片側にフィラメント状に分布することが分かった。2.種々の蛋白について調べた結果、EF-Tuなどの細胞質蛋白やTolC、Lppなどの外膜蛋白もMukEと同様の分布を示し、多数の蛋白から構成される膜会合細胞骨格様構造(MACS)が存在することを発見した。3.MACSは細胞周期に伴ってその構造を変化させる。4.タグを付けたMuk蛋白を精製し免疫共沈法でこれらの相互作用を調べたところ、MukB, MukEおよびMukF蛋白間に相互作用があることが分かった。このうちMukBとMukFの相互作用はtwo-hybrid系でも確認した。5. Muk蛋白と相互作用する蛋白をスクリーニングする系を確立した。
FtsHプロテアーゼについて以下のことを明らかにした。1. σ32のC領域に相当するぺプチドを基質としてFtsHによる分解を調べたところ、このベプチドはATP依存的に切断されることが分かった。2. lCIII由来のぺプチドはFtsHのプロテアーゼ活性を強く阻害した。3.枯草菌の胞子形成に関わる26アミノ酸残基の蛋白SpoVMはin vitro系で大腸菌FtsHプロテアーゼ活性を特異的に阻害するとともにそれ自身基質として分解されることを明らかにした。4. ΔftsH変異の致死性を抑制するsfhC変異はリン脂質合成経路の酵素FabZの活性が上昇した変異であること、ftsH変異株ではリポ多糖合成経路の酵素EnvAのレべルが上昇することを明らかにした。5. FtsH蛋白の各ドメインの機能を解析し、AAAモジュール内のWalkerモチーフとSRH領域、及びZn結合モチーフはプロテアーゼ活性に重要であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Calb, R.: "Structure and function of the Pseudomonas putida integration host factor." J. Bacteriol.178. 6319-6326 (1996)
• [文献書誌] Goldenberg, D.: "Differential mRNA stability of the cspA gene in the cold-shock response of Escherichia coli." Mol. Microbiol.19. 241-248 (1996)
• [文献書誌] Giladi, H.: "Identification of an UP element within the IHF binding site at the PL1-PL2 tandem promoter of bacteriophage lambda." J. Mol. Biol.260. 484-491 (1996)
• [文献書誌] Theyssen, H.: "The second step of ATP binding to DnaK induces peptide release." J. Mol. Biol.263. 657-670 (1996)
• [文献書誌] Gamer, J.: "A cycle of binding and release of the DnaK, DnaJ and GrpE chaperones regulates activity of the Escherichia coli heat shock transcription factor σ^<32>." EMBO J.15. 607-617 (1996)
• [文献書誌] McCarty, J. S.: "Regulatory region C of the E. coli heat shock transcription factor, σ^<32>, constitutes a DnaK binding site and is conserved among eubacteria." J. Mol. Biol,. 256. 829-837 (1996)
• [文献書誌] Hecker, M.: "Heat-shock and general stress response in Bacillus subtilis." Mol. Microbiol.19. 417-428 (1996)
• [文献書誌] Herbort, M.: "Cloning and sequencing of the dnaK operon of Bacillus stearothermophilus." Gene.170. 81-84 (1996)
• [文献書誌] Schulz, A.: "hrcA, the first gene of the Bacillus subtilis dnaK operon encodes a negative regulator of class I heat shock genes." J. Bacteriol.178. 1088-1093 (1996)
• [文献書誌] Bagyan, I.: "A compartmentalized regulator of developmental gene expression in Bacillus subtilis." J. Bacteriol.178. 4500-4507 (1996)
• [文献書誌] Gomez, M.: "Expression of the Bacillus subtilis spoIVB gene is under dual sigmaF/sigmaG control." Microbiology. 142. 3453-3457 (1997)
• [文献書誌] Lysenko, E.: "Characterization of the ftsH gene of Bacillus subtilis." Microbiology. (in press). (1997)
• [文献書誌] Imamura, R.: "Identification of the cpdA gene encoding cyclic 3′,5′-adenosine monophosphate phosphodiesterase in Escherichia coli." J. Biol. Chem.271. 25423-25429 (1996)
• [文献書誌] Kido, M.: "RNase E polypeptides lacking a carboxylterminal half suppress a mukB mutation in Escherichia coli." J. Bacteriol.178. 3917-3925 (1996)
• [文献書誌] Saleh, A. Z. M.: "Carboxyl terminal region of the MukB protein Escherichia coli is essential for DNA binding activity." FEMS Microbiol. Lett.143. 211-216 (1996)
• [文献書誌] Yamanaka, K.: "Identification of two new genes, mukE and mukF, involved in chromosome partitioning in Escherichia coli." Mol. Gen. Genet.259. 241-251 (1996)