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的结构，防止过量的离子毒物，并最终调节细胞内的渗透压。这被认为是因为表达的LEA蛋白在应激环境下从无序结构形成卷曲线圈，并且该结构形成发挥了保护功能。这种保护生物体的“分子盾”功能已在LEA蛋白中得到证实，但作为其微结构域的LEA肽是否在细胞内发挥“分子盾”的功能尚不清楚。在本研究中，我们旨在通过发现LEA肽的序列/结构信息与盐胁迫抗逆性之间的相关性，阐明LEA肽在细胞内作为分子盾的功能，并改善其功能。第一年，我们将进行丙氨酸扫描，将LEA肽序列中的氨基酸逐个替换为非极性丙氨酸（A），并进行甘氨酸扫描，将其替换为甘氨酸（G），以识别LEA肽序列中的功能位点。鉴定出盐胁迫耐受性的肽。当表达突变前的LEA肽的大肠杆菌在5％的盐浓度下进行应激处理时，证实存活数量优于对照菌株(不表达LEA肽)。丙氨酸/甘氨酸扫描突变分析证实菌落数量减少，LEA肽的耐盐胁迫功能下降。然而，第12位甘氨酸变为丙氨酸的突变型LEA肽(G12A)与表达没有突变的LEA肽的样品具有相同的存活数。这表明第12位甘氨酸不会影响LEA肽的功能，并且通过用其他氨基酸替换第12位甘氨酸构建的突变LEA肽具有盐胁迫耐受功能，我们可以期待其改善。

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