大腸菌細胞表層におけるリポタンパク質の選択的膜局在化と品質管理の分子機構

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14037212
• 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)
• 研究分担者: 松山 伸一 立教大学, 理学部, 教授 (50183108)
• キーワード: リポ蛋白質 / ABCトランスポーター / 分子シャペロン / 大腸菌 / 膜局在化 / 外膜 / 再構成

研究概要

大腸菌に存在する約90種のリポ蛋白質の内、+2位にAspを持ったもののみが内膜にとどまる。リポ蛋白質の膜局在化機能が変化した変異株を分離し、ABCトランスポーターLolCDE複合体のサブユニットLolCに変異があることを明らかにした。+2位のAspは何故リポ蛋白質を内膜にとどめるかを、LolCDEと化学修飾したリポ蛋白質を再構成したプロテオリポソームで解析した。また、化学修飾したリン脂質を再構成に用いた。これらの解析によって、Aspはリン脂質ホスファチジルエタノールアミンと強く相互作用するため、LolCDEによって遊離されないことが明らかになった。ATPaseサブユニットLolDと膜サブユニットLolEの相互作用に重要な領域を明らかにした。リポ蛋白質特異的分子シャペロンLolAと受容体LolBの結晶構造を明らかにし、両因子はよく似た疎水性キャビティーを持っていること、LolAの疎水性キャビティーには蓋があることを明らかにした。蓋の開閉はリポ蛋白質の結合と蓋を持たないLolBへの受け渡しに重要であることを、開閉に関与すると予想されるアミノ酸残基の変異体を解析することによって明らかにした。LolB自身が外膜に局在するリポ蛋白質であるが、外膜へのアンカーはLolBの機能に必須ではないこと、LolBの蛋白質部分には、脂質と相互作用しリポ蛋白質を膜に組み込む機能があることを明らかにした。蓋を閉じることができないLolAの変異体R43Lを大量精製し、結晶構造を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Narita, S: "A mutation in the membrane subunit of an ABC transporter LolCDE complex causing outer membrane localization of lipoproteins against their inner membrane-specific signals"Mol.Microbiol.. 49. 167-177 (2003)
• [文献書誌] Takeda, K.: "Crystallization and preliminary crystallographic study of the outer membrane lipoprotein receptor LolB. a member of the lipoprotein localization factors"Acta Cryst.. D59. 1224-1226 (2003)
• [文献書誌] Takeda, K.: "A practical phasing procedure of MAD method without the aid of XAFS measurements : successful solution in the structure determination of the outer membrane lipoprotein cerrier LolA"Acta Cryst.. D59. 1440-1446 (2003)
• [文献書誌] Takeda, K.: "Crystal Structures of Bacterial Lipoprotein Localization Factors, LolA and LolB"EMBO J.. 22. 3199-3209
• [文献書誌] Kato, Y.: "Depletion of SecDF-YajC causes a decrease in the level of SecG : Implication for their functional interaction"FEBS Lett.. 550. 114-118 (2003)
• [文献書誌] Hara, T.: "Mechanism underlying the inner membrane retention of E.coli lipoproteins caused by Lol avoidance signals"J.Biol.Chem.. 278. 40408-40414 (2003)