Molecular Mechanism of Glyceroglucolipids Involved in Cell Membrane Permeability of Gram-Positive Bacteria

甘油糖脂参与革兰氏阳性菌细胞膜通透性的分子机制

• 批准号: 22K05377
• 负责人: 松岡 聡
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saitama University
• 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-22K05377/
• 关键词: グリセロ糖脂質; 細胞膜透過性; 枯草菌; ECFシグマ因子; 遺伝子発現制御; チャネルタンパク質; UgtP; 膜透過性; グラム陽性菌; 細胞表層ストレス応答

今年度の本研究では、分子機構が未解明なグリセロ糖脂質の膜透過性に関わる機能を明らかにするため、ugtP遺伝子を破壊したグリセロ糖脂質欠損株にチャネルタンパク質をコードする遺伝子破壊ライブラリーを導入し、ヨウ化プロピジウム(PI)の核様体染色を指標にしてPI透過性に関与する膜タンパク質を同定を試みた。その結果、6種類の膜輸送体タンパク質をコードする遺伝子を候補として同定した。さらに、これら遺伝子のプロモーター活性を野生株とグリセロ糖脂質欠損株で測定したところ有意な差は認められなかったことから、グリセロ糖脂質欠損による膜輸送体タンパク質の量的変化ではなく、機能（質）的変化が予想された。また、生理条件でグリセロ糖脂質量がどのように制御されているのかを理解するために、ugtPプロモーター領域とlacZの転写融合コンストラクトとugtP転写に関わると予想されるECFシグマ因子破壊株を用いてグリセロ糖脂質合成酵素遺伝子ugtPの転写制御を解析したところシグマMとシグマXが協調的にugtPの発現制御に関与する結果を得た。グリセロ糖脂質合成酵素UgtPは、アコレプラズマ属細菌やシロイヌナズナ由来の合成酵素とは異なる、1つの酵素が糖残基をジアシルグリセロールに段階的に付加する。この特異な酵素反応機構を分子レベルで明らかにするためにUgtPを大腸菌で大量発現・精製して結晶化を試みた。条件検討の結果結晶を得ることに成功したが、より良い結晶条件の検討が必要である。

在今年的研究中，我们将使用编码甘油糖脂缺陷菌株中的通道蛋白的基因破坏文库，其中ugtP基因已被破坏，以阐明甘油糖脂与膜通透性相关的功能，其分子机制已被阐明。我们尝试使用碘化丙啶 (PI) 核染色作为指示剂来鉴定参与 PI 通透性的膜蛋白。结果，编码六种膜转运蛋白的基因被确定为候选基因。此外，当在野生型菌株和甘油糖脂缺陷型菌株之间测量这些基因的启动子活性时，预计没有观察到显着差异。此外，为了了解甘油糖脂水平在生理条件下是如何调节的，我们使用ugtP启动子区域和lacZ的转录融合构建体以及预测参与ugtP转录的ECF sigma因子破坏菌株来分析甘油糖脂水平的转录调节。甘油糖脂合酶基因ugtP揭示了sigma M和sigma X协同参与调节ugtP的表达。甘油糖脂合酶 UgtP 是一种单一酶，它以逐步的方式将糖残基添加到二酰基甘油中，这与胆原体细菌和拟南芥中的合酶不同。为了在分子水平上阐明这种独特的酶促反应机制，我们在大肠杆菌中表达和纯化了大量的UgtP，并尝试将其结晶。研究条件的结果是，我们成功地获得了晶体，但有必要研究更好的结晶条件。

项目成果

枯草菌糖脂質欠損株における細胞膜透過性異常の原因遺伝子の網羅的解析

枯草芽孢杆菌糖脂缺陷菌株细胞膜通透性异常基因的综合分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 岡戸智明;松岡聡
• 通讯作者: 松岡聡