細菌鞭毛レギュロンを制御するアンチ・シグマ因子輸送スイッチ装置の分子基盤の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11440221
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 沓掛 和弘 広島大学, 生物生産学部, 教授 (90143362)
• 研究分担者: 島本 整 広島大学, 生物生産学部, 助教授 (90187443)
• キーワード: 細菌鞭毛 / ペプチドグリカン / ムラミダーゼ / ペリプラズム / 蛋白質間相互作用 / シャペロン

研究概要

細菌鞭毛にはフック完成をモニターしてアンチ・シグマ因子の輸送を開始させる輸送スイッチ機構が存在する。そのため、鞭毛を遺伝子の側からみると、アンチ・シグマ因子を輸送するための穴(チャンネル)と捉えることができる。鞭毛は細胞表層膜系内に形成されることから、その形成過程には膜系に穴をあけて鞭毛を構築し、細胞内外を貫通させる機構が必要である。そこで本年度の研究では、細胞表層膜系でももっとも物理的、化学的に強固なペプチドグリカン層の貫通過程に注目し、輸送スイッチ装置の形成過程を解析することにより、その分子基盤を解明することにした。
1.ロッド形成過程:膜系内に存在する鞭毛基体は、3枚のリング状構造と中心軸のロッドとからなる。このうち、ロッドがペプチドグリカン層を貫通する最初の鞭毛構造体である。ロッド形成には、ロッド構成蛋白質とそれらをペリプラズムまで輸送するための輸送装置蛋白質が必要である。それ以外に、FlgJ蛋白質が必要とされる。我々はこの蛋白質がペプチドグリカン分解能をもち、これはこの蛋白質のムラミダーゼ活性によることを明らかにした。
2.Pリング形成過程:Pリングはペプチドグリカンと連絡し、ロッドの軸受けとして機能していると考えられる。その構成蛋白質はFlgIであるが、これ以外にPリング形成にはFlgA蛋白質が必須である。我々は、FlgAはペリプラズム蛋白質であり、FlgIおよびFlgA自身と結合活性をもつことを明らかにした。このことは、FlgAがPリング形成に際して、ペリプラズミック・シャペロンとして機能することを示唆するものである。

研究成果

• [文献書誌] Yanagihara, S.: "Structure and transcriptional control of the flagellar master operon of Salmonella typhimurium."Genes & Genetic Systems. 74(3). 105-111 (1999)
• [文献書誌] Ide, N.: "Reevaluation of the promoter structure of the class 3 flagellar operons of Escherichia coli and Salmonella."Genes & Genetic Systems. 74(3). 113-116 (1999)
• [文献書誌] Ikebe, T.: "Promoter analysis of the class 2 flagellar operons of Salmonella"Genes & Genetic Systems. 74(4). 179-183 (1999)
• [文献書誌] Kutsukake, K.: "Two novel regulatory genes, fliTand fliZ, in the flagellar regulon of Salmonella"Genes & Genetic Systems. 74(6)(印刷中). (1999)
• [文献書誌] 沓掛和弘: "細胞壁に穴をあけて鞭毛を作る"化学と生物. 37(7). 471-474 (1999)
• [文献書誌] Shimamoto, T.: "A retroelement in Vibrio cholerae"Molecular Microbiology. 34(3). 631-632 (1999)