細菌リポ蛋白質の膜遊離を触媒する新規ABCトランスポーターの構造

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13117201
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 徳田 元 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (40125943)
• キーワード: ABCトランスポーター / リポ蛋白質 / ATP / 膜遊離 / 膜局在化 / 大腸菌

研究概要

リポ蛋白質局在化に関与する分子シャペロンLolA、ならびに外膜受容体LolBの結晶構造を、それぞれ、1.65、1.9Åの分解能で解明した。アミノ酸配列は似ていないにもかかわらず、両因子はリポ蛋白質の疎水性リン脂質部分を抱え込む様な極めてよく似た構造であることが判明した。LolCDE複合体を構成する膜蛋白質LolCとLolEは、200アミノ酸残基からなる膜外に露出した領域を持つ。この領域の配列は、LolBと比較的似ていることが判明した。従って、リポ蛋白質の選別から外膜への組み込みは、4種のLol因子(A、B、C、E)に存在する共通構造が脂質部分を抱え込んで進行すると考えられる。ATPaseサブユニットLolDには、ホモログ間で特に良く保存されているLolDモチーフと呼ばれる配列がある。この部分に変異を導入すると、LolD単独のATPase活性に変化はないが、LolC、LolEと複合体を形成した際のATPase活性が消失することが明らかになった。従って、LolDモチーフは膜サブユニットとの相互作用に重要な領域と考えられる。リポ蛋白質の選別シグナルの認識には、LolCDE複合体の内LolCが重要であることを明らかにした。シグナル認識に変異を持つLolCは、LolEやLolDとの相互作用が大きく変化していた。LolCDEはヌクレオチドに依存してLolAと相互作用することを明らかにした。また、LolCDEと強く相互作用し解離できないためLolA機能を喪失した変異体を分離した。これらの結果から、LolCDEの機能と構造に関する解析が大きく進展した。

研究成果

• [文献書誌] Tanaka, K: "Deletion of lolB encoding an outer membrane lipoprotein is lethal for Escherichia coli and causes the accumulation of lipoprotein localization intermediates in the periplasm"J. Bacteriol.. 183. 6538-6542 (2001)
• [文献書誌] Miyarnoto, A: "Mutant of LolA, a Lipoprotein-specific molecular chaperone of Escherichia coli, defective in the transfer of lipoproteins to LolB"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 287. 1125-1128 (2001)
• [文献書誌] Terada, M: "Lipoprotein-sorting signals evaluated as the LolA-dependent release of lipoproteins from the cytoplasmic membrane of Escherichia coli"J. Biol. Chem.. 276. 47690-47694 (2001)
• [文献書誌] Narita, S.: "Disruption of lolCDE encoding an ATP-binding-cassette transporter is lethal for Escherichia coli and prevents the release of lipoproteins from the inner membrane"J. Bacteriol.. 184. 1417-1422 (2002)