1999 年度実績報告書

黄色ブドウ球菌の血球崩壊毒素の膜孔形成及び毒素機能発現機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号	11460034
研究種目	基盤研究(B)
研究機関	東北大学
研究代表者	神尾好是東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (00109175)
研究分担者	金子淳東北大学, 大学院・農学研究科, 助手 (30221188) 冨田敏夫東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (00126129)
キーワード	ガンマヘモリジン / ロイコシジン / 黄色ブドウ球菌 / 膜孔形成毒素 / x線回折 / 三次元構造 / LukF成分 / LukS
研究概要	ロイコシジンによる白血球の崩壊には、LukSがLukFに先行して白血球膜へ結合し、次に白血球膜上に約200kDaの水不溶性[LukF-LukS]複合体の形成が必須であることを明らかにした。更に複合体の血球膜からの分離精製に成功し、電子顕微鏡下での観察、化学分析および実効内径測定結果より、(1)本複合体は内径および外径がそれぞれ約2.4nm、9.0nmの親水性のリング状の膜孔本体であること、(2)膜孔はLukFとLukSが1:1の組成比の6量体で構成されていることが判明した。米国コロンビア大学のGouauxらのグループとLukFの3次元構造の解明に成功した。本結晶のX線解析よりステム領域に相当するグリシンおよび疎水性アミノ酸を多く含む18アミノ酸残基から成る領域がLukFにおいては"プレステム"の状態でLukF表面に折りたたまれて存在すること、ならびにプレステム領域を形成しているアミノ酸残基の疎水基がキャップ領域のアミノ酸残基と疎水結合して存在し、その結果プレステム領域の表面が親水性になっていることが判明した。これらの結果よりγヘモリジンの水溶性分子が膜孔形成時においてプレステム領域の劇的な構造変化がおきることが証明された。本発見は、黄色ブドウ球菌の細胞崩壊毒素の細胞膜上におけるアッセンブリー機構を明らかにしたばかりでなく、広く水可溶性膜孔形成毒素蛋白分子が標的細胞膜上で水不溶性分子へ構造変化を起こす機構について新しい概念を打ち立てた画期的なものとなった。次に著者等は、[LukF・フォスフォコリン]複合体結晶のX線回折による解析から、(1)LukFの血球膜上のレセプターはフォスファチジルコリンのフォスフォコリン部位であること、(2)フォスフォコリンはLukFのW177とR198残基が形成するポケット構造部分に結合することを明らかにした。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] Noriko SUGAWARA: "Assembly oj Staphylococcus aureus leukocidin into a pore-forming ring-shaped oligomer on human polymorphonuclear leukocytes and rabbit erythrocytes"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 63(5). 884-891 (1999)
[文献書誌] Rich OLSON: "Crystal structure of staphylococcal LukF delineates conformational changes accompaning formation of a transmembrane channel"Nature (Structural Biology). 6(2). 134-140 (1999)
[文献書誌] 神尾好是: "黄色ブドウ球菌の細胞崩壊毒素の遺伝子、構造、および作用機構の解明"日本農芸化学会誌. 73(7). 703-711 (1999)
[文献書誌] Yuji YAMAMOTO: "Cloning, Nucleotide Sequence, and Disruption of Streptococcus mutans Glutathione Reductase Gene (gor)"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 63(6). 1056-1062 (1999)
[文献書誌] Akiko SHIMATANI: "Construction of a LukF-PV mutant of a staphylococcal Panton-Valentine leukocidin component having a high LulS-like Function"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 63(10). 1828-1830 (1999)
[文献書誌] Harue KATSUMI: "Vitronectin and its fragments purified as serum inhibitors of Staphylococcus sureus γ-hemolysin and leukocidin, and their specific binding to the Hlg2 and the LukS components of the toxins"FEBS Letters. 460. 451-456 (1999)
[文献書誌] Yoshiyuki KAMIO: "The Staphylococcal Infection and Immunity"KLUWER ACADEMIC/PLENUM PUBLISHERS. 600 (2000)

1999 年度 実績報告書

黄色ブドウ球菌の血球崩壊毒素の膜孔形成及び毒素機能発現機構の解明

研究代表者

神尾 好是 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (00109175)

研究成果

[文献書誌] Noriko SUGAWARA: "Assembly oj Staphylococcus aureus leukocidin into a pore-forming ring-shaped oligomer on human polymorphonuclear leukocytes and rabbit erythrocytes"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 63(5). 884-891 (1999)

[文献書誌] Rich OLSON: "Crystal structure of staphylococcal LukF delineates conformational changes accompaning formation of a transmembrane channel"Nature (Structural Biology). 6(2). 134-140 (1999)

[文献書誌] 神尾好是: "黄色ブドウ球菌の細胞崩壊毒素の遺伝子、構造、および作用機構の解明"日本農芸化学会誌. 73(7). 703-711 (1999)

[文献書誌] Yuji YAMAMOTO: "Cloning, Nucleotide Sequence, and Disruption of Streptococcus mutans Glutathione Reductase Gene (gor)"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 63(6). 1056-1062 (1999)

[文献書誌] Akiko SHIMATANI: "Construction of a LukF-PV mutant of a staphylococcal Panton-Valentine leukocidin component having a high LulS-like Function"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 63(10). 1828-1830 (1999)

[文献書誌] Harue KATSUMI: "Vitronectin and its fragments purified as serum inhibitors of Staphylococcus sureus γ-hemolysin and leukocidin, and their specific binding to the Hlg2 and the LukS components of the toxins"FEBS Letters. 460. 451-456 (1999)

[文献書誌] Yoshiyuki KAMIO: "The Staphylococcal Infection and Immunity"KLUWER ACADEMIC/PLENUM PUBLISHERS. 600 (2000)

1999 年度実績報告書

神尾好是東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (00109175)