Dissection of the molecular basis of membrane vesicle biogenesis and construction of an extracellular platform for substance production by using a hyper-vesiculating bacterium

剖析膜囊泡生物发生的分子基础，并利用超囊泡细菌构建用于物质生产的细胞外平台

• 批准号: 20K20570
• 负责人: 栗原 達夫
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20570/
• 关键词: 細胞外膜小胞; タンパク質輸送; タンパク質分泌; 表層多糖; 膜タンパク質; 多糖

【細胞外膜小胞形成を担う分子基盤の解明】前年度に引き続き、細胞外膜小胞高生産性細菌 Shewanella vesiculosa HM13 の膜小胞生産に関与する因子を、トランスポゾンランダム変異導入によって探索した。10,100 株のトランスポゾン変異株の膜小胞生産性を、曲率認識ペプチドを用いたハイスループットな手法によって評価し、生産性が顕著に変化した変異株についてトランスポゾン挿入箇所を解析した。その結果、18 種の高生産変異株と 8 種の低生産変異株について、トランスポゾン挿入箇所を同定することに成功した。同定した一部の遺伝子について、相同組換えによる破壊株と相補株を作製し、ナノ粒子軌跡解析で膜小胞生産量を定量した。その結果、LapG プロテアーゼなどの欠失が膜小胞生産性を高めることや、D-ヘキソース-6-リン酸エピメラーゼなどの欠失が膜小胞生産性を低下させることが見出された。【膜小胞へのタンパク質積み込み機構の解析】S. vesiculosa HM13 の膜小胞の主要積荷タンパク質 P49 は、膜小胞表層多糖と結合することが示唆されている。P49 遺伝子近傍には表層糖鎖合成の初発反応を触媒する WecA の N 末端領域と C 末端領域のホモログをコードする wecA3N と wecA3C が存在する。本菌は、これらの他に WecA ホモログをコードする wecA1 と wecA2 も有する。これらがコードする三種の WecA ホモログの単独欠損株や二重欠損株では表層多糖生合成や P49 の膜小胞への積み込みが認められたのに対し、これらをすべて欠損させた三重欠損株では、膜小胞から表層多糖と P49 が消失した。以上の結果から、三種の WecA ホモログには機能重複があり、これらに依存して生合成される膜小胞表層多糖が P49 との結合性を有すると考えられた。

The cell's outer membrane cell formation を bear う molecular base plate の interpret 】 before annual に lead き 続 き, small cell's outer membrane cell high productive bacteria Shewanella vesiculosa HM13 の small cell membrane production に masato and す る factor を, ト ラ ン ス ポ ゾ ン ラ ン ダ ム - different import に よ っ て explore し た. 10100 strains の ト ラ ン ス ポ ゾ ン - different strains of vesicular productive を の membrane, curvature ペ プ チ ド を with い た ハ イ ス ル ー プ ッ ト な gimmick に よ っ て review 価 し, productive が 顕 the に variations change し た - different strains に つ い て ト ラ ン ス ポ ゾ ン scions into a を by parsing し た. そ の results, 18 species of high の production - different strains と eight の low production - different strains に つ い て, ト ラ ン ス ポ ゾ ン scions into a を by be す る こ と に successful し た. Son be し た a の heritage 伝 に つ い て, the same group in え に よ る broken 壊 seedlings を と phase complement for し, ナ ノ particle trajectory parsing で small cell membrane production を quantitative し た. そ の results, LapG プ ロ テ ア ー ゼ な ど の owe lost が membrane vesicular high productive を め る こ と や, D - ヘ キ ソ ー ス - 6 - リ ン acid エ ピ メ ラ ー ゼ な ど の owe lost が membrane vesicular low productive を さ せ る こ と が shows さ れ た. 【 small cell membrane へ の タ ン パ ク mass product み 込 み institutions の parsing 】 s. vesiculosa HM13 の membrane vesicular の main product lotus タ ン パ ク qualitative P49 は, small cell membrane surface polysaccharides と combining す る こ と が in stopping さ れ て い る. P49 heritage 伝 son nearly alongside に は surface sugar lock at the beginning of synthetic の 発 anti 応 を catalyst す る WecA の N terminal areas と C terminal の ホ モ ロ グ を コ ー ド す る wecA3N と wecA3C が exist す る. This bacterium, に, <s:1> れら, に, WecA ホモログをコ, ドする, wecA1 と, wecA2 <e:1>, has する. こ れ ら が コ ー ド す る three の WecA ホ モ ロ グ の 単 owe damage seedlings で や double owe loss alone は surface polysaccharide biosynthesis や P49 の membrane vesicular へ の product み 込 み が recognize め ら れ た の に し, seaborne こ れ ら を す べ て owe loss さ せ た triple owe damage strain で は, membrane vesicular か ら surface polysaccharides と P49 が disappear し た. の above results か ら, three の WecA ホ モ ロ グ に は function repeat が あ り, こ れ ら に dependent し て biosynthesis さ れ る small cell membrane surface polysaccharides が P49 と の associativity を have す る と exam え ら れ た.

项目成果

細菌の細胞外膜小胞形成に関わる遺伝子群の探索

寻找参与细菌细胞外膜囊泡形成的基因

• 发表时间: 2022
• 作者: Han Dongkeun;野平 直希;Chiu Wan-Ting;田原 正樹;Cherneneko Volodymyr;栗原達夫
• 通讯作者: 栗原達夫

Shewanella vesiculosa HM13 の表層糖鎖合成酵素による細胞外膜小胞構造と積荷タンパク質輸送の制御

希瓦氏菌 HM13 表面聚糖合酶对细胞外膜囊泡结构和货物蛋白转运的调节

• 发表时间: 2020
• 作者: 都築大空;釡阪紘平;Liu Yuying;今井友也;川本純;小川拓哉;栗原達夫
• 通讯作者: 栗原達夫

Shewanella vesiculosa HM13 の細胞外膜小胞の積荷タンパク質輸送に関与する表層多糖合成酵素ホモログの解析

水泡希瓦氏菌 HM13 细胞外膜囊泡中参与货物蛋白转运的表面多糖合酶同源物分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 都築大空;今井友也;川本純;小川拓哉;栗原達夫
• 通讯作者: 栗原達夫

Design of the N-Terminus Substituted Curvature-Sensing Peptides That Exhibit Highly Sensitive Detection Ability of Bacterial Extracellular Vesicles

具有高灵敏度细菌细胞外囊泡检测能力的 N 端取代曲率传感肽的设计

• DOI: 10.1248/cpb.c21-00516
• 发表时间: 2021
• 期刊: Chemical and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 1.7
• 作者: Kawano Kenichi;Yokoyama Fumiaki;Kamasaka Kouhei;Kawamoto Jun;Ogawa Takuya;Kurihara Tatsuo;Futaki Shiroh
• 通讯作者: Futaki Shiroh

低温菌 Shewanella vesiculosa HM13 における膜小胞生産への膜リン脂質の関与

膜磷脂参与耐冷细菌希瓦氏菌 HM13 膜囊泡的产生

• 发表时间: 2020
• 作者: 中野咲梨;小川拓哉;川本純;栗原達夫
• 通讯作者: 栗原達夫