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

2006 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: リポタンパク質 / 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

リポタンパク質の内膜から外膜への輸送を触媒するLolAには、リポタンパク質のアシル基結合部位と考えられ、不完全βバレルとループによって形成されたキャビティーがある。ところが、このキャビティーはそれを覆うループによって閉じられている。リポタンパク質結合時には、ループが開くと予想される。ループおよびキャビティーを構成する残基に網羅的に変異を導入してこれまでに得られていない特徴的な性質の変異体を多数分離した。これらの変異体の解析により、キャビティーの開閉がLolA機能に重要であることが明らかとなった。ABCトランスポーターとしては初めて、反応中間体である基質結合型LlolCDEが得られることを明らかにし、これを利用してリポタンパク質遊離反応の詳細な機構を明らかにした。さらに、ABCトランスポーターとして初めて、別々に精製したサブユニットから活性のあるLolCDE複合体を再構成することに成功した。リポタンパク質の選別は、LolCDEによる内膜からの遊離段階で起きる。選別における脂質の役割を再構成実験系において調べ、主要な3種のリン脂質はそれぞれ異なる機能を持つことを明らかにした。以上の大腸菌における成果とは別に、緑膿菌におけるリポタンパク質選別機構を解析し、選別に重要なシグナルは、大腸菌とは異なること、大腸菌と同様Lolシステムがリポタンパク質の内膜からの遊離、外膜への輸送、外膜への組み込みに関わっていることを初めて明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Amino acids at positions 3 and 4 determine the membrane specificity of Pseudomonas aeruginosa lipoproteins. (2007)
  • 著者名/発表者名: Narita, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282 ページ: 13372-13378
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure, function and transport of lipoproteins in Escherichia coli. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, H.
  • 雑誌名: The Periplasm, M. Ehrmann(ed), ASM press ページ: 67-79
• [雑誌論文] A new screening method to identify inhibitors of Lol(localization of lipoproteins)system, a novel antibacterial target. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ito, H.
  • 雑誌名: Microbiol. Immunol. 51 ページ: 263-270
• [雑誌論文] The function of the ABC transporter LolCDE in protein transport to the outer membrane of E. coli. (2007)
  • 著者名/発表者名: Narita, S.
  • 雑誌名: The Enzymes 25 ページ: 149-172
• [雑誌論文] Characterization of the Pseudomonas aeruginosa Lol system as a lipoprotein sorting mechanism. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282 ページ: 13379-13384
• [雑誌論文] Diverse effects of phospholipids on lipoprotei sorting and ATP hydrolysis by the ABC transporter LolCDE complex. (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, S.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta. 1768 ページ: 1848-1854
• [雑誌論文] Complete reconstitution of an ATP-binding cassette transporter LolCDE complex from separately isolated subunits. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru, K
  • 雑誌名: FEBS. J 274 ページ: 3034-3043
• [雑誌論文] Roles of the hydrophobic cavity and lid of LolA in the lipoprotein transfer reaction in Escherichia coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 3335-3342
• [雑誌論文] (Invited review)An ABC transporter mediating the membrane detachment of bacterial lipoproteins depending on their sorting signals. (2006)
  • 著者名/発表者名: Narita, S
  • 雑誌名: FEBS Lett. 580 ページ: 1164-1170
• [雑誌論文] Purification crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of the outer membrane lipoprotein NlpE from Escherichia coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y.
  • 雑誌名: Acta Cryst. F62 ページ: 1227-1230
• [雑誌論文] A derivative of lipid A is involved in Signal Recognition Particle/SecYEG-dependent and-independent membrane integarations. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 35667-35676
• [雑誌論文] A novel ligand bound ABC transporter, LolCDE, provides insights into the molecular mechanisms underlying membrane detachment of bacterial lipoproteins. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ito, Y
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 62 ページ: 1064-1075
• [雑誌論文] Genetic analysis of the mode of interplay between an ATP ase subunit and membrane subunits of lipoprotein-releasing ABC transporter LolCDE. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ito, Y
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 188 ページ: 2856-2864