大腸菌BepAによる外膜タンパク質トリアージ機構とその制御

大肠杆菌BepA的外膜蛋白分流机制及其调控

基本信息

批准号：
22H02571
负责人：
秋山芳展
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

細菌外膜は、菌の生存に必須の機能を持つ。本研究は、大腸菌BepA proteaseによる外膜タンパク質の運命選別 (トリアージ)とその制御機構を解明し、外膜構造と機能の維持におけるその意義の理解をめざすものである。外膜タンパク質LptDは、外膜機能に必須のリポ多糖の生合成に働く。申請者らは、BepAが、外膜のBAM複合体(外膜タンパク質トランスロコン)上で正常なLptD分子は外膜へのアセンブリーを促進し(Chaperone様機能)、異常分子は分解除去する(Protease機能)、即ちトリアージすることで、外膜の構造と機能維持に働く事を示したが、その分子機構の詳細や生理機能の全容は不明である。申請者らが2019年に解明したBepAの結晶構造では、protease 活性部位がα6 loop とα9 loop と名付けた二つのループ領域に覆われて分子内に深く埋没した構造をとっている。基質が活性部位にアクセスするためには、これらが大きく構造変化し、活性部位領域が露出するものと予想された。α6 loop とα9 loopは一部が密接に相互作用しており、この相互作用がこれら領域の可動性に関わる可能性が考えられた。これらを踏まえて、α6 loop とα9 loopの相互作用部位に存在するイソロイシン194残基を様々な残基に置換し、BepA活性に対する影響を調べたところ、それらの変異体発現株では、野生型BepA発現株と異なり、正常にアセンブリーをしているLptD分子もBepA依存的に分解されることがわかった。これらの結果は、α6 loop とα9 loopとの相互作用が BepAの機能制御に重要であることを示唆するものである。

细菌外膜具有细菌生存所必需的功能。本研究旨在阐明大肠杆菌BepA蛋白酶对外膜蛋白的命运选择（分类）及其调控机制，并了解其在维持外膜结构和功能中的意义。外膜蛋白 LptD 在脂多糖的生物合成中发挥作用，脂多糖对于外膜功能至关重要。申请人报道，BepA在外膜的BAM复合物（外膜蛋白易位子）上促进正常LptD分子组装至外膜（类伴侣功能），并降解和去除异常分子（蛋白酶）。，即分流，已被证明可以维持外膜的结构和功能，但其分子机制的细节及其生理功能的全部范围尚不清楚。申请人于2019年攻克的BepA晶体结构中，蛋白酶活性位点被α6环和α9环两个环区覆盖，具有深埋于分子内部的结构。为了使基底能够接触活性位点，预计这些基底将经历重大的结构变化并且活性位点区域将被暴露。 α6环和α9环的部分区域紧密相互作用，并且认为这种相互作用可能与这些区域的迁移性有关。基于这些发现，我们用各种残基替换了α6环和α9环相互作用位点上的异亮氨酸194残基，并研究了对BepA活性的影响。结果发现，与表达菌株不同，正常组装的LptD分子也被替换。以 BepA 依赖性方式降解。这些结果表明α6环和α9环之间的相互作用对于调节BepA功能很重要。