真正細菌SRP RNAのAluファミリー相同配列の構造・機能相関

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11155202
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 中村 幸治 筑波大学, 生物科学系, 講師 (40212097)
• キーワード: 枯草菌 / シグナル認識粒子 / Aluドメイン / ヒストン様蛋白質 / RNA-蛋白質複合体 / 蛋白質分泌 / ドメイン構造 / 2本鎖RNA結合蛋白質

研究概要

蛋白質分泌過程の初期に関与する哺乳類シグナル認識粒子(SRP)の構成因子であるSRP RNAは、機能上4ドメイン(I〜IV)から成る特徴的な二次構造を持つ。また、これまで調べられたほぼ全ての生物においてSRP RNAは存在していることから、SRP-SR(SRP受容体)系は広く生物界に保存されている現象である。
枯草菌SRP RNAのドメインIV領域にはSRP54の相同因子であるFfhや蛋白質伸張因子EF-Gがそれぞれ独立に結合することを見いだしているが、本研究において、枯草菌SRP RNAドメインI領域に対して高い結合特異性を持つ蛋白質としてヒストン様蛋白質HBsuを同定した。HBsuに対する抗体を用いた免疫沈降実験により、HBsuとFfhはSRP RNAを介して細胞内で複合体を形成していた。この複合体の沈降系数は約8Sであった。
HBsuの蛋白質分泌系における機能を調べるため、HBsuをIPTGで発現誘導可能な条件欠損変異株を作成した。この変異株は,IPTG非存在下で培養した結果、培養開始後5〜7時間で顕著な生育阻害を示した。変異株に枯草菌アルカリプロテアーゼ(AprE)、ペニシリン結合蛋白質5^*(PBP5^*),サイクロデキストリン合成酵素(CGTase)の各種シグナル配列と大腸菌β-lactamase(Bla)との融合蛋白質の発現プラスミドを導入、発現させ、Western blottingにより前駆体の蓄積の解析を行った。HBsu非存在下において培養開始後3時間ですでに、AprE-Bla、PBP5^*-Blaの約50%が前駆体として蓄積しており、CGTase-Blaでは約10%の前駆体の蓄積が観察された。これらの結果よりHBSuはFfh、scRNAと共にSRP様粒子を構成し、一群の蛋白質の分泌に関与していることが示された。真核生物以外にも、SRP様粒子が存在することを初めて証明することができた。
今後、分泌過程におけるSRP RNAの動的な変化を解析する必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Yamazaki,T.: "Depletion of Bacillus subtilis histone-like protein,HBsu causes defective protein translocation and induces upregulation of small cytoplasmic RNA."Biochem Biophys Res Commun. 258・1. 211-214 (1999)
• [文献書誌] Nakamura,K.: "Bacillus subtilis histone-like protein,HBsu,is an integral component of a SRP-like particle that can bind the Alu-domain of small cytoplasmic RNA."J Biol Chem. 274・19. 13569-13576 (1999)
• [文献書誌] Yamane,K.: "Signal transduction,competence development and protein secretion in Bacillus subtilis"Tanpakushitsu Kakusan Koso. 44・10. 1467-1474 (1999)
• [文献書誌] Suzuma,S.,: "Analysis of Escherichia coli 4.5S RNA binding affinity to Ffh and EF-G."FEMS Microbiol Lett. 180・2. 271-277 (1999)
• [文献書誌] Hirose,I.: "Proteome analysis of Bacillus subtilis extracellular proteins: a two-dimensional protein electrophoretic study."Microbiology. 146・1. 65-75 (2000)