Dissection of the molecular basis of membrane vesicle biogenesis and construction of an extracellular platform for substance production by using a hyper-vesiculating bacterium

剖析膜囊泡生物发生的分子基础，并利用超囊泡细菌构建用于物质生产的细胞外平台

基本信息

批准号：
20K20570
负责人：
栗原達夫
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

【細胞外膜小胞形成を担う分子基盤の解明】前年度に引き続き、細胞外膜小胞高生産性細菌 Shewanella vesiculosa HM13 の膜小胞生産に関与する因子を、トランスポゾンランダム変異導入によって探索した。10,100 株のトランスポゾン変異株の膜小胞生産性を、曲率認識ペプチドを用いたハイスループットな手法によって評価し、生産性が顕著に変化した変異株についてトランスポゾン挿入箇所を解析した。その結果、18 種の高生産変異株と 8 種の低生産変異株について、トランスポゾン挿入箇所を同定することに成功した。同定した一部の遺伝子について、相同組換えによる破壊株と相補株を作製し、ナノ粒子軌跡解析で膜小胞生産量を定量した。その結果、LapG プロテアーゼなどの欠失が膜小胞生産性を高めることや、D-ヘキソース-6-リン酸エピメラーゼなどの欠失が膜小胞生産性を低下させることが見出された。【膜小胞へのタンパク質積み込み機構の解析】S. vesiculosa HM13 の膜小胞の主要積荷タンパク質 P49 は、膜小胞表層多糖と結合することが示唆されている。P49 遺伝子近傍には表層糖鎖合成の初発反応を触媒する WecA の N 末端領域と C 末端領域のホモログをコードする wecA3N と wecA3C が存在する。本菌は、これらの他に WecA ホモログをコードする wecA1 と wecA2 も有する。これらがコードする三種の WecA ホモログの単独欠損株や二重欠損株では表層多糖生合成や P49 の膜小胞への積み込みが認められたのに対し、これらをすべて欠損させた三重欠損株では、膜小胞から表層多糖と P49 が消失した。以上の結果から、三種の WecA ホモログには機能重複があり、これらに依存して生合成される膜小胞表層多糖が P49 との結合性を有すると考えられた。

[阐明负责形成细胞外膜的分子基础设施]在上一年的财政年度引入转座盆地Landum突变时，转座子landum突变引入了膜 - 膜的产物 - 产生Shewanella vesiculosa的引入HM13细胞。使用曲率识别肽的高斜向方法评估了10,100株转座子突变体菌株的膜产物，并分析了生产力发生了巨大变化的突变股的转座子插入。结果，我们成功地识别了18种高生产变体和8种低生产变体的转座子插入。对于某些已鉴定的基因，产生了同源重组剂的破坏性菌株和互补菌株，并通过纳米颗粒轨迹分析对膜产生进行定量。结果，发现诸如LAPG蛋白酶之类的缺失会提高膜的生产率，而D-HEX酱-6-磷酸盐表达酶的丧失会降低膜产物的产物。 [对膜血管的蛋白质堆叠机制的分析] S. vesiculosa hm13的主蒲公英蛋白p49的膜血管p49已被表明它与膜表皮型多糖结合。有WECA3N和WECA3C，它们编码WECA的N末端区域，它催化了p49基因附近的表面糖链合成的初始反应和C端区域的同源物。除此之外，该细菌还具有编码WECA同源物的WECA1和WECA2。在三种类型的WECA同源物和双fepamation共享中，所有这些中定义的三重缺陷共享被允许将其加载到tophythricogic原始合成或p49中。从上面的结果中可以认为，三种类型的WECA同源物具有功能重复，并且依赖于这些的薄膜平原表面多糖具有与P49的结合。

项目成果

期刊论文数量（33）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

細菌の細胞外膜小胞形成に関わる遺伝子群の探索

寻找参与细菌细胞外膜囊泡形成的基因

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Han Dongkeun;野平直希;Chiu Wan-Ting;田原正樹;Cherneneko Volodymyr;栗原達夫
通讯作者：
栗原達夫

Shewanella vesiculosa HM13 の表層糖鎖合成酵素による細胞外膜小胞構造と積荷タンパク質輸送の制御

希瓦氏菌 HM13 表面聚糖合酶对细胞外膜囊泡结构和货物蛋白转运的调节

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
都築大空;釡阪紘平;Liu Yuying;今井友也;川本純;小川拓哉;栗原達夫
通讯作者：
栗原達夫

Capsular polysaccharide from a fish-gut bacterium induces/promotes apoptosis of colon cancer cells in vitro through Caspases' pathway activation

DOI：
10.1016/j.carbpol.2021.118908
发表时间：
2022-02-15
期刊：
CARBOHYDRATE POLYMERS
影响因子：
11.2
作者：
Di Guida, Rossella;Casillo, Angela;Corsaro, Maria Michela
通讯作者：
Corsaro, Maria Michela

Shewanella vesiculosa HM13 の細胞外膜小胞の積荷タンパク質の機能発現に関与する表層糖鎖生合成系遺伝子群の機能解析

水泡希瓦氏菌 HM13 胞外膜囊泡货物蛋白功能表达的表面糖链生物合成基因的功能分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
都築大空;釜阪紘平;劉愈穎;今井友也;川本純;小川拓哉;栗原達夫
通讯作者：
栗原達夫

Design of the N-Terminus Substituted Curvature-Sensing Peptides That Exhibit Highly Sensitive Detection Ability of Bacterial Extracellular Vesicles

具有高灵敏度细菌细胞外囊泡检测能力的 N 端取代曲率传感肽的设计

DOI：
10.1248/cpb.c21-00516
发表时间：
2021
期刊：
Chemical and Pharmaceutical Bulletin
影响因子：
1.7
作者：
Kawano Kenichi;Yokoyama Fumiaki;Kamasaka Kouhei;Kawamoto Jun;Ogawa Takuya;Kurihara Tatsuo;Futaki Shiroh
通讯作者：
Futaki Shiroh