大腸菌走化性におけるタンパク質間相互作用のダイナミクス

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02J05478
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 塩見 大輔 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(PD)
• Keywords: 大腸菌 / 走化性 / レセプター / 細胞内局在 / S-S架橋 / シグナル増幅 / メチル化 / リガンド結合

Research Abstract

多くの感覚応答系において、入力されたシグナルの増幅は必須である。大腸菌走化性においても、走化性レセプター(MCP)がシグナルタンパク質(CheA,CheWなど)と菌体の極で複合体を形成しており、この極複合体内でのMCPダイマー間の相互作用がシグナル増幅を引き起こすと考えられている。我々は、アスパラギン酸レセプターTarのペリプラズム領域に2つのシステイン残基(サブユニット界面とダイマー間)を導入し、Tarダイマー間の相互作用を調べた。我々は、架橋されたTarが推定6量体を形成することを明らかにした。これはセリンレセプターTsrの細胞質断片の結晶が6量体ユニットを形成することと一致する。また、この推定6量体が誘引物質(アスパラギン酸)の添加により減少した。しかし、アスパラギン酸の添加はTar-GFPの極局在に大きく影響しなかった。つまり、誘引物質の添加により、ダイマー間の相互作用が変化したことが分かる。このようなMCPダイマー間相互作用の変化がシグナル増幅に関与しているかもしれない。
これまでに、MCPが極に局在していることは明らかになっているが、この極局在がなんらかの制御を受けているかは明らかでない。MCPはCheR,CheBによりメチル化、脱メチル化修飾を受ける。これらの酵素の極局在がMCPのメチル化に依存していることが分かった。これは、これらの標的であるMCPの局在が自身のメチル化に制御されている可能性を示唆している。Tar-GFPのメチル化レベルを変えてTar-GFPの極局在を観察したところ、確かにメチル化レベルが高いほどTar-GFPはより極へ局在した。これは、CheA,CheWがないときにより顕著に観察された。またCheA,CheWがないときに忌避物質を加えると、Tarはクラスターを形成した。このことは、Tar-GFPの極局在がわずかながらもリガンドに制御されていることを示している。また、脱メチル化型Tar-GFPとTsrを共発現させるとTar-GFPの極局在が促進された。このことは、異種レセプターダイマー間で複合体を形成し、極に局在していることを示している。 (一部投稿準備中)

Research Products

• [Publications] Homma M, Shiomi D, Homma M, Kawagishi I.: "Attractant binding alters arrangement of chemoreceptor dimers within its cluster at a cell pole"Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101(10). 3462-3467 (2004)
• [Publications] Banno S, Shiomi D, Homma M, Kawagishi I.: "Targeting of the methylesterase/deamidase CheB to the polar receptor-kinase cluster in an Escherichia coli cell"Molecular Microbiology. (in press). (2004)