How can chemotaxis sensors in environmental bacteria sense multiple amino acids?

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Pseudomonas protegens CHA0のCtaBが感知できるアミノ酸数は4つのみである。10以上のアミノ酸を感知できるVibrio choleraeのMlp37でアミノ基との結合に関与するD172に対応するCtaBの残基はAlaであることから、この残基をAspに置換したCtaB変異体を作成したところ、本来CtaBが感知できないArgを感知できるようになっていた。Argの感知に関わる部位を特定するために、Arg類似体としてオルニチン、アグマチン、シトルリン、グアニジンに対する走化性を調べた結果、Argのアミノ基、カルボキシル基、グアニジノ基がCtaB変異体による感知に関与していることが分かった。19アミノ酸を感知するCtaAはArgも感知できる。そこで、Arg感知の感度を比較すべく、種々の濃度に対するCtaA及びCtaB変異体のArg感知能を調べた。その結果、CtaB変異体のArgに対する感度はCtaAよりも高いことが分かった。CtaBのA172をGlu、His、Arg、Lysに置換した変異体を作成したが、いずれもArgを感知できなかった。このことからCtaB-D172変異体がArgを感知するのには、負チャージを持った側鎖が必須で、さらに鎖長がC2であることが示唆された。2つのアミノ酸を感知するCtaCもD172に相当する位置のアミノ酸残基はAlaである。そこで、CtaBと同様にAspに置換したCtaC変異体を作成した。このCtaC変異体はArgを感知できなかった。このことから、CtaBとCtaCのD172に相当する残基以外のアミノ酸残基を比較検討すれば、CtaB変異体のArg感知能の獲得のメカニズムを理解できるのではないかと考えた。