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蛋白稳定细胞膜的结构，防止过度的离子毒物，并最终调节细胞内离子压力。人们认为，表达的LEA蛋白在应力环境中从混淆的结构中形成盘绕的线圈，并且该结构形成被认为证明了保护函数。尽管在LEA蛋白中已经确认了保护这种生物的“分子屏蔽”功能，但尚不清楚LEA肽是一个小结构域，是细胞中“分子屏蔽”的作用。在这项研究中，盐应力的目的是通过在LEA肽的布局和结构信息和抗压力抗性之间找到相关性，并改善功能，以阐明其作为细胞中的分子屏蔽作用。在第一年，LEA肽序列氨基酸被非极性丙氨酸（A）和甘氨酸（G）取代，该氨基酸被甘氨酸（G）取代，因此我确定了它。当引入突变剂之前表达LEA肽的大肠杆菌被压力为5％的盐浓度，并且与对照菌株相比，确认生存次数的优势（无LEA肽表达）。确认菌落数量减少，并降低了LEA肽的盐胁迫功能。然而，将第十二甘氨酸变成丙氨酸的突变体LEA肽（G12a）与表达未引入突变体的LEA肽的样品相同。这表明第十二甘氨酸不影响LEA肽的功能，并且通过用我可以预期的另一个氨基酸代替12th甘氨酸来对突变的LEA肽具有抗盐胁迫的功能。

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