BAM複合体による細胞膜タンパク質輸送機構の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22370044
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: J・R・H Tame 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (00336588)
• 研究分担者: 朴 三用 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (20291932) ; 雲財 悟 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 助教 (60336592)
• キーワード: タンパク質 / X線結晶構造解析

研究概要

本研究は、大腸菌の外膜に存在するBAM(beta-Barrel Assembly Machine)複合体と呼ばれる装置が、どのようにして他のタンパク質を外膜に挿入したり、外膜の外側へと分泌させているかについての具体的なメカニズムを、構造生物学の手法を用いて理解することが目的である。この輸送メカニズムはまだ解明されていないので、我々はBAMの構造と基質の相互作用を研究している。BAM複合体の具体的なタンパク質輸送メカニズムが解明されれば、新しい薬剤開発ターゲットとなりうる。
他の研究室の結果によると、BAMは五つの成分を含む:BamA、YfiO、YfgL、NlpB、SmpA。我々はこの遺伝子をクローン化して、タンパク質を発現させた。各成分タンパク質を精製して、複合体の結晶化を目指し、まず最初に成分同士の相互作用を物理的手法で調べた。BamAは大きい膜貫通タンパクだが、N末端領域のPOTRAドメインしかBAMのタンパク質に結合しないと報告された。それで、我々はPOTRA領域を発現し、他のBAM成分に結合するかどうかを調べた。結果、分析超遠心機でPOTRA、YfgLとSmpAは他のタンパク質に結合しない。Electrospray mass spectrometryでも同じ結果だった。一方、NlpBとYfiOはお互いに結合する。等温滴定熱量計を使って、相互作用の親和性を測った。親和性は高くないので、この複合体もかなり結晶化しにくいと考えられる。今後はこの複合体をいかに安定化させて、結晶化するかの具体的な検討に入る。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

難しいと考えられていたタンパク質の調製に成功し、物理化学的実験が進行中である。

今後の研究の推進方策

タンパク質複合体の結晶構造解析を目指して、NlpBとYfiOの発現系の最適化を行う。具体的には発現タンパク質の長さを調節する、融合タンパク質として共発現する、等の工夫を施す。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Basis for Broad Detection of Genogroup II Noroviruses by a Monoclonal Antibody That Binds to a Site Occluded in the Viral Particle (2012)
  • 著者名/発表者名: Hansman, G.S., Taylor, D.W., McLellan, J.S., Smith, T.J., Georgiev, I., Tame, J.R., Park, S.Y., Yamazaki, M., Gondaira, F., Miki, M., Katayama, K., Murata, K., Kwong, P.D.
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 86(7) ページ: 3635-3646
  • DOI: JVI.06868-11[pii]10.1128/JVI.06868-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4000 holes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tame, J.R.
  • 雑誌名: J Mol Biol 巻: 412(4) ページ: 551-2
  • DOI: S0022-2836(11)00843-6[pii]10.1016/j.jmb.2011.07.065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of unliganded TRAP : implications for dynamic allostery (2011)
  • 著者名/発表者名: Malay, A.D., Watanabe, M., Heddle, J.G., Tame, J.R.
  • 雑誌名: Biochem J 巻: 434(3) ページ: 427-34
  • DOI: BJ20101813[pii]10.1042/BJ20101813
  • 査読あり
• [学会発表] Some Thoughts on Scoring Functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Jeremy Tame
  • 学会等名: CUP XIII
  • 発表場所: Santa Fe, New Mexico
  • 年月日: 20120305-20120307