2002 Fiscal Year Annual Research Report
ブドウ球菌の二成分性毒素γヘモリジンにおけるヘテロヘプタマー膜孔複合体の形成機構
Project/Area Number |
01J08019
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
冨田 典子 (菅原 典子) 東北大学, 大学院・農学研究科, 特別研究員(PD)
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Keywords | 黄色ブドウ球菌γヘモリジン / 二成分性溶血毒素 / リング状毒素複合体 / 膜孔 / GST融合Hlg1 / GST融合Hlg2 / ヘテロヘプタマー / ゴールドラベル |
Research Abstract |
黄色ブドウ球菌γヘモリジンはHlg1(34kDa)とHlg2(32kDa)から成る二成分性溶血毒素である。我々は、γヘモリジンの二成分がヒト赤血球膜上で内径的3nm、外径約9nmのリング状毒素複合体を形成し、この毒素複合体が実効内径約2nmの膜孔として作動し、溶血を引き起こすことを明らかとした。高精細なネガティブ電子顕微鏡観察と生化学的解析結果から、膜孔複合体はヘプタマーであり、複合体中で2成分は交互に並ぶと予測された。膜孔複合体中の分子配列を可視化するために、Hlg1(またはHlg2)のN末端にmonomaleimide-nanogoldでラベルしたグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)を融合させたGST融合Hlg1(またはGST融合Hlg2)とwild typeのHlg2(またはwild typeのHlg1)から成る膜孔複合体を赤血球膜上で形成させ、電子顕微鏡で観察することとした。現在、GST分子内の4つのシステイン残基のうち3つを破壊し、GST1分子につき1個のGoldでラベルしたGST分子を作製中である。また、本毒素複合体は不規則に集合してクラスター化する性質があるため、X線結晶構造解析による3次構造の解明は困難であると予測された。そこで、同時に電子顕微鏡によるリング状構造体の3次構造の解析を試みた。その結果、複合体側面の形態から、複合体は直径約3nmの細長いモノマー分子が平行に並んだ構造をしており、全体の高さは約10nm、幅約9nm、また片面から外径約3nm、内径約2nmの円筒が0.5〜1nm程ほど突出した構造をとることが予測された。現在、膜孔複合体の多方向からの観察による更に詳細な構造について解析中である。
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Research Products
(3 results)
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[Publications] 菅原典子: "黄色ブドウ球菌γヘモリジンが形成するヘテロヘプタマー膜孔複合体形の構造解析"日本農芸化学会誌. 76・3. 132 (2002)
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[Publications] Nishiyama A: "Identification of serine138 residue in the 4-residue segment K135K1361137S138 of LukS-l component of Staphylococcus intermedius leukocidin crucial for the LukS-l-specific function of staphylococcal leukocidin"Biosci Biotechnol Biochem.. 66・2. 328-335 (2002)
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[Publications] Noriko SUGAWARA-TOMITA: "Stochastic Assembly of Two-component Staphylococcalγ-Hemolysin into Heteroheptameric Transmembrane Pores with Alternate Subunit Arrangements in Ratios of 3:4 and 4:3"Journal of Bacteriology. 184・17. 4747-4756 (2002)