Elucidation of molecular shield functions based on LEA peptide structure-activity relationships

基于LEA肽构效关系阐明分子屏蔽功能

• 批准号: 22K04844
• 负责人: 池野 慎也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04844/
• 关键词: 大腸菌; LEAペプチド; ストレス耐性; 分子シールド機能; 分子シールド; 環状ペプチド

LEAタンパク質は細胞膜の構造を安定化させ、過剰なイオン毒物から保護し、最終的に細胞内浸透圧の調整をすると報告されている。これは、発現したLEAタンパク質がストレス環境下において無秩序な構造からコイルドコイルを形成し、この構造形成により保護機能が発揮していると考えられている。この生体を保護する『分子シールド』機能はLEAタンパク質には確認されているが、その微小ドメインであるLEAペプチドが細胞内で『分子シールド』として機能しているのかは明らかになっていない。本研究では、塩ストレスにおいてLEAペプチドの配列・構造情報とストレス耐性との相関を見出すことで、細胞内で分子シールドとして機能することを明らかにし、その機能を向上させることを目的としている。初年度は、LEAペプチド配列のアミノ酸を一つずつ非極性のアラニン (A)に置換するアラニンスキャンおよびグリシン (G) に置換するグリシンスキャン実施することで、塩ストレス耐性におけるペプチド内の機能部位の特定を行った。変異導入前のLEAペプチドを発現させた大腸菌を5%の塩濃度でストレス処理を行ったところ、コントロール株（LEAペプチド発現なし）と比較して生存数の優位性を確認した。アラニン／グリシンスキャン変異解析を行ったところ、コロニー数の減少が確認され、LEAペプチドの塩ストレス耐性の機能が低下した。しかし、12番目のグリシンをアラニンに変えた変異LEAペプチド (G12A)は、変異導入をしていないLEAペプチドを発現させたサンプルと同等の生存数であった。これは、12番目のグリシンはLEAペプチドの機能に影響を及ぼさないことを示唆しており、12番目のグリシンに別のアミノ酸に置換することによって構築した変異LEAペプチドには、塩ストレス耐性機能の向上が期待できる。

据报道，LEA蛋白可以稳定细胞膜结构，预防过量的离子毒素，并最终调节细胞内渗透压。这被认为是因为表达的LEA蛋白形成了压力环境中无序结构的盘绕线圈，并且该结构形成了保护功能。尽管在LEA蛋白中已经确认了“分子屏蔽”保护该生物的功能，但尚不清楚LEA肽（微域）是否在细胞内充当“分子屏蔽”。这项研究旨在阐明它通过在盐应激期间的LEA肽的序列和结构信息与抗压力抗性之间的相关性并提高其功能，从而充当细胞内的分子屏蔽。在第一年，通过执行丙氨酸扫描来鉴定盐胁迫抗性中的功能部位，其中将LEA肽序列的氨基酸替换为甘氨酸（A）和甘氨酸扫描，其中甘氨酸（G）用甘氨酸（G）代替甘氨酸（G）。当大肠杆菌在诱变之前用LEA肽表达的大肠杆菌以5％的盐浓度接受压力治疗时，与对照株相比，确认生存的优势（无LEA肽表达）。丙氨酸/甘氨酸扫描突变分析证实了菌落数量的减少，LEA肽的盐应激抗性功能降低。但是，将第12甘氨酸转化为丙氨酸的突变体LEA肽（G12a）与表达未突变的LEA肽的样品相当。这表明位置12处的甘氨酸不会影响LEA肽的功能，并且通过将甘氨酸在位置12中取代甘氨酸构成的突变型LEA肽可以预期可以改善盐分胁迫抗性功能。

项目成果

ネムリユスリカ由来のペプチドが大腸菌の非生物的ストレス耐性を向上させる

摇蚊衍生的肽可提高大肠杆菌的非生物胁迫耐受性

• 发表时间: 2022
• 作者: 中村颯斗;Metwally Khaled;池野慎也
• 通讯作者: 池野慎也