モデル膜を使用した溶血性タンパク質の膜チャンネル(超分子)形成機構の研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08219203
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 冨田 敏夫 東北大学, 農学部, 助教授 (00126129)
• キーワード: 膜チャネル / 溶血毒素 / 担子菌 / ヒラタケ / 超分子

研究概要

溶血性タンパク質の中には、標的細胞の膜に"穴"(膜チャネル)を形成するタンパク質が存在し、チャネル形成タンパク質と呼称されている。チャネル形成タンパク質は、水溶性タンパク質として単離されるが、細胞膜へ結合した後にはあたかも膜タンパク質であるかのごとく挙動する。すなわち、この種のタンパク質は、生体膜との相互作用により両親媒性を獲得して膜へ結合し、膜の表面において互いに集合して膜チャネル超分子を形成する。本研究では、我々が担子菌の一種ヒラタケ(Pleurotus ostreatus)の子実体に見いだした二成分性溶血素、POHを取り上げて、2種類のタンパク質が膜の表面で集合してチャネル超分子を形成する仕組みについて解析した。ヒラタケの子実体抽出液から種々のカラムクロマトグラフィを等電点電気泳動法を組み合わせてヒラタケ溶血素の二成分、POH-A (15kDa)およびPOH-B (59kDa)を精製した。POHは赤血球内の低分子の流出を起こし赤血球を膨潤させることなどから、POHはチャネル形成毒素であると推定された。ヒト赤血球にPOHが形成する膜チャネルの大きさを測定した結果、POHは直径4nmの親水性チャネルを形成する事実が示された。この膜チャネルの分子的実体を解明するためにPOHの膜結合性を調べた結果、(1) A成分はスフィンゴミエリン結合タンパク質であり、(2) A成分が赤血球膜へ結合した後にB成分が結合して、(3)両者は赤血球膜の表面において集合して>700kDaのA-B複合体を形成する事実が明らかになった。このA-B複合体超分子が膜チャネルの分子的実体であると考えれる。溶液中では共存していても互いに結合しないPOHの二成分は、脂質膜の表面においては効率的に集合して機能性超分子を形成することが明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] Sugawara, N. , Tomita, T. Kamio, Y.: "Assembly of Staphylococcus aureus gamma-hemolysin into a poreforming, annular complex on the surface of human erythrocytes" FEBS Lett. (1997)
• [文献書誌] Tomita, T. , Kamio, Y.: "Molecular biology of the pore-forming cytolysins from Staphylococcus aureus, alpha-and gamma-hemolysins and leukocidin" Biosci. Biotech. Biochem.(1997)
• [文献書誌] Kaneko, J. , Ozawa, T. Tomita, T. , Kamio. Y.: "Sequential binding of staphylococcal gamma-hemolysin to human erythrocytes and complex formation of the hemolysin on the cell surface" Biosci. Biotech. Biochem.(1997)
• [文献書誌] Tomita, T. Sugawara, N. ,Kamio, Y.: "Pore-forming properties of Staphylococcus aureus γ-hemolysin" The proceeding for the 8th International symposium on staphylococci and staphylococcal infections. 174- (1996)
• [文献書誌] 金子淳、冨田敏夫、神尾好是: "Staphylococcus aureusのγヘモリジンの二成分のヒト赤血球に対する結合順序と血球膜上での複合体形成" 日本細菌学雑誌. 52・1. 290- (1997)
• [文献書誌] 菅原典子、冨田敏夫、神尾好是: "黄色ブドウ球菌の二成分溶血毒素、γヘモリジンはヒト赤血球に膜孔(membrane pore)複合体を形成する" 日本細菌学雑誌. 52・1. 291 (1997)