病原菌ヘムトランスポーターの構造変化の追跡と基質輸送機構の解明

追踪病原体血红素转运蛋白的结构变化并阐明底物转运机制

• 批准号: 21H02421
• 负责人: 杉本 宏
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02421/
• 关键词: ヘム; 構造解析; X線結晶構造解析; クライオ電子顕微鏡; トランスポーター; 膜輸送

病原菌は宿主に感染した際に、血液ヘモグロビンから鉄をヘムの形で奪い取り、増殖に必要な栄養素として利用している。そのため、ヘムの取り込みは感染症を抑制する上でも注目されてきた。本課題では、グラム陰性の病原性細菌でアデノシン三リン酸（ATP）依存的にペリプラズム空間から細胞質へとヘムの膜輸送を行うABC型ヘムトランスポーターの構造変化のメカニズムを明らかにすることを目指している。これまでの当グループによる研究で明らかにした結晶構造からは、分子の中心を通る基質輸送チャネルに大きな構造変化が起こることが示唆されたが、ヘムやATPが結合した状態での構造は未だに決定できていないせいもあり、メカニズムの理解が全く進んでいない。本年度は、前年度に引き続きクライオ電子顕微鏡によって、ヘムの輸送過程の各構造のスナップショットを取得することを目指した。界面活性剤や両親媒性ポリマーなどの可溶化剤の種類を含めて精製方法の検討を進めた結果、観察グリッド上でのタンパク質粒子の分散性が向上する条件を見出した。休止状態のアポ型とATPアナログ結合型について、クライオ電子顕微鏡による画像データの収集と3次元画像解析による構造決定を行なった。さらに、ABCトランスポーターのなかでバクテリアのヘムトランスポーターと同じサブファミリー（タイプIIインポーター）に分類されるFe/Mnイオントランスポーターについても大腸菌を利用した組み換え体の発現系構築を行なった。各サブユニットの遺伝子の配置やタグの種類・位置などのプラスミドデザインや培養の際の様々な条件を変えて発現スクリーニングを行ったうえで小スケールでの精製を実施した。

Pathogens infect the host, the blood, the iron, the form, the acquisition, and the use of essential nutrients for reproduction. The disease is not easy to control. The present study aims to provide an ABC model for the structural transformation of pathogenic bacteria dependent on ATP in the cellular space and membrane transport. The study of crystal structure, molecular center, matrix transport, structure transformation, structure This year, compared with the previous year, we have introduced a series of electronic micromirrors to obtain information on the structure of the transport process. The results of the study on the purification method of the solubilizing agent of the interfacial active agent, the solubility of the solubilizing agent, and the conditions for the dispersion of the solubilizing agent on the surface of the interfacial active agent are presented. Resting state, ATP, combination type, electron microscope, image collection, three-dimensional image analysis, structure determination In addition, ABC classification system is classified into Fe/Mn classification system, Fe/Mn classification system and Fe/Mn classification system. The preparation of the seeds of each plant is carried out according to the conditions for the development of the seeds.

项目成果

A Heme‐Acquisition Protein Reconstructed with a Cobalt 5‐Oxaporphyrinium Cation and Its Growth‐Inhibition Activity Toward Multidrug‐Resistant Pseudomonas aeruginosa

用 5-氧代卟啉钴阳离子重建的血红素获取蛋白及其对多重耐药铜绿假单胞菌的生长抑制活性

• DOI: 10.1002/anie.202112456
• 发表时间: 2022
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Takiguchi Asahi;Sakakibara Erika;Sugimoto Hiroshi;Shoji Osami;Shinokubo Hiroshi
• 通讯作者: Shinokubo Hiroshi

中性子・XFEL・シンクロトロン結晶学を駆使したヘムタンパク質の精密構造解析

使用中子、XFEL 和同步加速器晶体学对血红素蛋白进行精确结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanaka Saki;Morita Mikio;Yamagishi Tatsuya;Madapally Hridya Valia;Hayashida Kenichi;Khandelia Himanshu;Gerle Christoph;Shigematsu Hideki;Oshima Atsunori;Abe Kazuhiro;杉本 宏
• 通讯作者: 杉本 宏

バクテリアのヘムトランスポーター（ヘムタンパク質の科学）

细菌血红素转运蛋白（血红素蛋白科学）

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉本宏（監修：斎藤正男;青野重利;城宜嗣）
• 通讯作者: 城宜嗣）

二重スピンラベル-ESR分光法を用いたABCトランスポーターBhuUV-Tの構造解析

使用双自旋标记 ESR 光谱法对 ABC 转运蛋白 BhuUV-T 进行结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 仲絢香;小堀 康博;鍔木 基成;城 宜嗣;杉本 宏;木村哲就
• 通讯作者: 木村哲就

時間分解分光測定を用いたABCトランスポーターBhuUV-Tにおけるヘム輸送機構の解析

使用时间分辨光谱分析 ABC 转运蛋白 BhuUV-T 中的血红素转运机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 原明穂;城宜嗣;杉本宏;木村哲就
• 通讯作者: 木村哲就