コレラ菌の環境応答に対するべん毛運動と走化性の役割

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16017241
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 本間 道夫 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (50209342)
• 研究分担者: 川岸 郁朗 名古屋大学, 理学研究科, 助教授 (80234037) ; 薬師 寿治 名古屋大学, 理学研究科, 助手 (30324388)
• キーワード: 走化性 / シグナル伝達 / レセプター / べん毛 / コレラ菌

研究概要

本年度、コレラ菌のMLPと走化性システムに含まれる3つのCheAホモログの共役関係の推測と実験的検証を行った。che遺伝子クラスターIとIIIにはそれぞれ4つまたは2つのmlp遺伝子が含まれることから、これらのMLPは、CheA1(システムI)またはCheA3(システムIII)と共役していると推測した。一方、システムIIにはmlp遺伝子が含まれない。システムIIと共役するMLPを予測するために一次構造を解析し、19のMLPは腸炎ビブリオ菌のMLPと相同であることを示した。腸炎ビブリオ菌はCheAを一つだけもち、コレラ菌のCheA2に相同であるので、これらのMLPはCheA2(システムII)と共役していると推測される。これらの推測を実験的に検証するため、メチル基転移酵素CheRホモログによるMLPのメチル化について調べた。大腸菌MCPのCheR結合配列と同様なモチーフがMlp01とMlp45のC末端にも保存されており、CheR3はコレラ菌の3つのCheRホモログの中で大腸菌CheRと最も相同性が高かった。このモチーフが、おそらくCheR2との結合の場となることによって推定CheA2共役型MLPのメチル化に重要な配列であると示唆される結果が得られた。つづいて,走化性タンパク質にGFPを融合させ、細胞内局在を調べた.システムIIとシステムIの走化性タンパク質はべん毛側の極に局在すると推定された。詳しく局在条件を検討したところ、CheA1-GFPとGFP-CheY2の局在は培養液を静置することで進行し、振盪すると失われることがわかった。また、局在が確立した後、試験管中の気体を窒素に置換して振盪した場合には、局在は維持された。以上の結果から、CheA1とCheY2は微嫌気条件依存的に局在性を示すと考えられた。システムIは、宿主体内など嫌気条件下で機能するのかもしれないことが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Transient helical distribution of the bacterial chemoreceptor via co-localization with the Sec protein translocation machinery. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shiomi, D., Yoshimoto, M., Homma, M., Ikuro Kawagishi
  • 雑誌名: Mol. Micro. (in press)
• [雑誌論文] Roles of charged residues of rotor and stator in flagellar rotation : Comparative study using H^+-driven and N^+-driven motors in Escherichia coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yakushi, T., Yang, J.-H., Fukuoka, H., Homma, M., Blair D.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 188 ページ: 1466-1472
• [雑誌論文] Regulation of polar flagellar number by the flhF and flhG genes in Vibric alginolyticus. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kusumoto, A., Kamisaka, K., Yakushi, T., Terashima, H., Shinohara, A., Homma, M.
  • 雑誌名: J. Biochem. (Tokyo) 139 ページ: 113-121
• [雑誌論文] Stabilization of polar localization of a chemoreceptor via its covalent modifications and its communication with a different chemoreceptor. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shiomi, D., Banno, S., Homma, M., Ikuro Kawagishi
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 187 ページ: 7647-7654
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Only one of the five CheY homologs in Vibrio cholerae directly switches flagellar rotation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hyakutake, A., Homma, M., Austin, M.J., Boin, M.A., Hase, C.C., Kawagishi, I.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 187 ページ: 8403-8410