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

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13117201
• 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: リポ蛋白質 / ABCトランスポーター / 大腸菌 / 膜局在化 / 脂質修飾 / 分子シャペロン

研究概要

リポ蛋白質+2位のアミノ酸残基がアスパラギン酸の場合のみリポ蛋白質は内膜に残留する。内膜残留シグナルはなぜその役割を発揮するかを、LolCDEとリポ蛋白質を再構成したプロテオリポゾームで調べた。その結果、内膜残留シグナルを持つリポ蛋白質は、LolCDEの基質にならないこと、すなわちLol回避シグナルであることを明らかにした。一方、選別シグナルが遊離反応の時に機能するのか、リポ蛋白質の脂質修飾に影響を与えるのかについては、確定していなかった。そこで、アポ型リポ蛋白質を調製し、in vitroで成熟体リポ蛋白質に変換する実験系を構築し解析し、選別シグナルによって脂質修飾は異ならないこと、選別シグナルは遊離反応のみに影響を持つことを確立した。
強く内膜に残留するシグナルを持ったリポ蛋白質を、外膜にまで運んでしまう変異株を分離したところ、LolCDE複合体の膜サブユニットLolCの40番目のアラニンがプロリンに変化した変異体であった。さらにこの変異体の分離によって、これまで不可能であったLolAとLolBが選別シグナルを認識するかどうかを調べた。その結果、選別シグナルは、LolCDEのみが認識することが初めて明らかになった。
膜サブユニットLolCとLolEのアミノ酸配列はかなり相同性があるが、遺伝子破壊株を構築することにより、どちらのサブユニットもリポ蛋白質の遊離反応に必須であることを明らかにした。また、50種以上の大腸菌のABCトランスポーターの中で、LolCDEはMsbAと同様必須であることが判明した。
遊離反応の際、LolCDEとLolA間には相互作用があることがLolA変異体の分離により初めて明らかになった。さらに、LolAからLolBにリポ蛋白質を受け渡すことができない変異体も分離した。

研究成果

• [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)
• [文献書誌] Masuda, K.: "Elucidation of the function of lipoprotein-sorting signals that determine membrane localization"Proc Natl.Acad.Sci., USA. 99. 7390-7395 (2002)
• [文献書誌] Nagamori, S.: "Membrane topology inversion of SecG detected on labeling with a membrane-impermeable cysteine-specific reagent"J.Biochemistry. 132. 629-634 (2002)
• [文献書誌] Miyamoto, A.: "Dominant-negative mutant of a lipoprotein-specific molecular chaperone, LolA, tightly associates with LolCDE"FEBS Lett.. 528. 193-196 (2002)
• [文献書誌] Fukuda, A.: "Amino-acylation of the N-terminal cysteine is essential for Lol-dependent release of lipoproteins from membranes but does not depend on lipoprotein sorting signals"J.Biol.Chem.. 277. 43512-43518 (2002)
• [文献書誌] 徳田 元: "最近におけるタンパク質の局在化機構"生化学. 75. 109-118 (2003)