細菌細胞表層における体腔の高次空間構造と高分子輸送機構

细菌细胞表层体腔高阶空间结构及大分子转运机制

基本信息

批准号：
12019237
负责人：
村田幸作
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

細菌Sphingomonas sp.Alは、細胞表層に巨大な孔(体腔)を形成し、そこから高分子物質(多糖アルギン酸)を取り込む。この高分子物質取り込み機構を明らかにするため、取り込みに関わる全タンパク質とその遺伝子の構造と機能を解析した。その結果、細胞外に存在する高分子物質は、細胞表層の孔(体腔)に濃縮された後、ペリプラスム局在性の高分子物質結合タンパク質(Q1,Q2)に補足され、膜に配位された巨大な高分子透過装置[透過酵素(M1/M2)とABCタンパク質(S/S)]に渡される。高分子のまま細胞質内に取り込まれたアルギン酸は、細胞質に存在する3種類の高分子特異的リアーゼ(A1-I,-II,-III)と1種類の低分子糖特異的リアーゼ(OAL)で単糖にまで分解、資化される。この一連の高分子取り込み反応に関わるタンパク質と遺伝子の全てを分離し、その個々の機能を明らかにし、全体的な平面構造を解明した。次に、この取り込み装置の全体を立体的に把握するため、本研究ではQ1,Q2,及びSのX線結晶構造解析を行い、これらの3次元構造を決定した。Q2結晶は、斜方晶型で、空間群P2_12_12_1に属し、a=41.8Å,b=95.5Å,c=140.3Åであった。Q2と75%の相同性を持つQ1についても、ほぼ同様な結晶定数を決定した。Sは斜方晶型で、空間群P2_1に属し、a=57.4Å,b=92.7Å,c=65.8Åであった。6回膜貫通タンパク質であるM1,M2の構造決定は現在進行中である。Q1,Q2の性質を明らかにするため、その高分子結合実験を行い、これらが高分子アルギン酸と極めて強く結合(結合定数約10^<-7>M)することを明らかにした。これらの結果から、細菌には高分子物質を丸飲みする極めて巧妙な分子器官が発達していること、及び高分子物質を取り込む体腔依存の新規なABCトランスポーターの存在を確実にした。

细菌鞘虫sp。在细胞表面层中形成一个巨大的孔（体腔），从该孔中进口了聚合物物质（多糖藻酸）。为了阐明这种聚合物物质的进口机制，分析了所有蛋白质及其基因的结构和功能。结果，在细胞外呈现的聚合物物质集中在细胞表面孔（体腔）中，然后补充到周围定位的聚合物物质结合蛋白（Q1，Q2），并配合给膜聚合物通透性传递到渗透率（M1/M2）和ABC蛋白（S/S）]。藻酸作为聚合物掺入细胞质中，是三种类型的聚合物特异性后侧（A1 -I，-II，-III）和一种类型的低分子糖（OAL）。。分离了这一系列聚合物融合反应的所有蛋白质和基因，阐明了单个功能，并阐明了整个平面结构。接下来，为了在三个维度上理解整个捕获装置，在本研究中进行了Q1，Q2和S的X射线晶体结构分析，并确定了这三个维度结构。 Q2晶体是一种角质晶体类型，属于空间群P2_12_12_1，即A =41.8Å，B =95.5Å，C =140.3Å。 Q1的Q1和75％的Q1具有相似的晶体常数。 S是一种角质晶体类型，属于空间群P2_1，即A =57.4Å，B =92.7Å，C =65.8Å。 M1和M2的结构决定是一种六次穿透蛋白，目前正在进行中。为了阐明Q1和Q2的特性，进行了聚合物结合实验，并发现它们与聚合物精氨酸酸（约10^<-7> m）非常紧密。从这些结果中，细菌确保了饮用高分子物质的极聪明的分子器官的发展，以及依赖于高分子物质的新ABC转运蛋白的存在。