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2014 年度 実績報告書

膜孔形成毒素の動的な作用機構の解明

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 26102501
研究機関北海道大学

研究代表者

田中 良和  北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 准教授 (20374225)

研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2016-03-31
キーワード蛋白質 / 微生物 / X線
研究実績の概要

病原性微生物がホスト細胞に障害を与えるために産生する膜孔形成毒素は,可溶性の単量体として分泌されるが,ターゲット細胞に接すると膜上で2量体を形成し,それが円状に会合してプレポアと呼ばれる中間体を形成した後,劇的な構造変化を起こして膜孔を形成する.膜孔の形成により,ホスト細胞は死に至らしめられる.単量体と膜孔の結晶構造解析はこれまで広く行われてきたが,2量体やプレポア中間体は過渡的な不安定な状態であるため安定な分子として得ることが難しく,結晶構造は決定されていない.本提案では,黄色ブドウ球菌の膜孔形成毒素の2量体およびプレポア中間体の構造を,X線結晶構造解析,電子顕微鏡解析,小角X散乱,分光学的解析により詳細に解析し,膜孔形成の動的な会合機構を解明する.
平成26年度は,安定なプレポアを形成する事が生化学実験から明らかになっている変異体(WR変異体)の結晶構造を決定した.得られた構造は,膜孔構造と極めて類似した8量体を形成していたが,膜貫通領域だけが形成されていなかった.これにより,プレポア中間体の段階で,膜貫通領域以外の8量体構造がすでに完成しており,最終的に膜貫通領域が形成される事で,膜孔が完成するという分子機構が明らかになった.更に,白血球に対してのみ活性を示すLUKの構造解析にも成功した.LUKにおいても,上述のプレポアと同様の構造を保持していた事から,膜貫通領域のフレキシビリティーが変異導入によるものではないことが示された.更に,膜貫通領域を蛍光標識した変異体蛋白質の分光学的特性から,上述の分子機構が妥当である事を示した.

現在までの達成度 (区分)
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

本課題の最重要点の一つがプレポア中間体の構造を捉えることであり,平成26年度内にそれが達成できたため,順調に進展していると評価した.

今後の研究の推進方策

平成27年度は膜孔形成機構の初期段階についての知見を得るため,LukF,Hlg2の2量体の構造解析を行う.既に,2量体を形成する変異体の調製系は確立しており,今後,その結晶構造解析を行う.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Human NAT10 is an ATP-dependent RNA acetyltransferase responsible for N4-acetylcytidine formation in 18S rRNA2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ito, Sayuri Horikawa, Tateki Suzuki, Hiroki Kawauchi, Yoshikazu Tanaka, Takeo Suzuki, and Tsutomu Suzuki
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 289 ページ: 35724-35730

    • DOI

      doi: 10.1074/jbc.C114.602698.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular basis of transmembrane beta-barrel formation of staphylococcal pore-forming toxins2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamashita, Takaki Sugawara, Miyu Takeshita, Jun Kaneko, Yoshiyuki Kamio, Isao Tanaka, Yoshikazu Tanaka, and Min Yao
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 5 ページ: 4897

    • DOI

      doi: 10.1038/ncomms5897.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural and genomic DNA analysis of the putative TetR transcriptional repressor SCO7518 from Streptomyces coelicolor A3(2)2014

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hayashi, Yoshikazu Tanaka, Naoki Sakai, Ui Okada, Min Yao, Nobuhisa Watanabe, Tomohiro Tamura, and Isao Tanaka
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 588 ページ: 4311-4318

    • DOI

      doi: 10.1016/j.febslet.2014.09.037.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anchoring protein crystals to mounting loops with hydrogel using inkjet technology2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Shinoda, Yoshikazu Tanaka, Min Yao and Isao Tanaka
    • 雑誌名

      Acta Cryst. D

      巻: D70 ページ: 2794-2799

    • DOI

      doi: 10.1107/S139900471401476X.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleoid compaction by MrgAAsp56Ala/Glu60Ala does not contribute to staphylococcal cell survival against oxidative stress and phagocytic killing by macrophage2014

    • 著者名/発表者名
      Yuri Ushijima, Ryosuke L. Ohniwa, Atsushi Maruyama, Shinji Saito, Yoshikazu Tanaka, and Kazuya Morikawa
    • 雑誌名

      FEMS Microbiol. Letters

      巻: 360 ページ: 144-151

    • DOI

      doi: 10.1111/1574-6968.12598.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of a bacterial Asn-transamidosome.2014

    • 著者名/発表者名
      Tateki Suzuki, Keitaro Yamashita, Yoshikazu Tanaka, Isao Tanaka, and Min Yao
    • 雑誌名

      Acta Cryst. F

      巻: F70 ページ: 790-793

    • DOI

      doi: 10.1107/S2053230X14007274.

    • 査読あり
  • [学会発表] 分子量4MDaの細胞外酸素運搬体ヘモシアニンの解離-再会合2014

    • 著者名/発表者名
      加藤早苗,Md. Rafiqul Islam Khan,吉岡武也,信太茂春,岸村栄毅,清水健志,田中良和
    • 学会等名
      第87回 日本生化学会大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都市)
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-18
  • [学会発表] 黄色ブドウ球菌由来α-ヘモリジン単量体の結晶構造2014

    • 著者名/発表者名
      菅原宇希,山下大智,田中良和,金子淳,神尾好是,田中勲,姚閔
    • 学会等名
      第52回 日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] 結晶構造解析により明らかになった黄色ブドウ球菌由来膜孔形成毒素の分子機構2014

    • 著者名/発表者名
      田中良和,山下大智,菅原宇希,金子淳,神尾好是,田中勲,姚閔
    • 学会等名
      第61回 トキシンシンポジウム
    • 発表場所
      ルネッサンスリゾートナルト(鳴門市)
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-05
  • [備考] 北海道大学 X線構造生物学研究室 ホームページ

    • URL

      http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g6/

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公開日: 2016-06-01  

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