大腸菌BepAによる外膜タンパク質トリアージ機構とその制御

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細菌外膜は、菌の生存に必須の機能を持つ。本研究は、大腸菌BepA proteaseによる外膜タンパク質の運命選別 (トリアージ)とその制御機構を解明し、外膜構造と機能の維持におけるその意義の理解をめざすものである。外膜タンパク質LptDは、外膜機能に必須のリポ多糖の生合成に働く。 申請者らは、BepAが、外膜のBAM複合体(外膜タンパク質トランスロコン)上で正常なLptD分子は外膜へのアセンブリーを促進し(Chaperone様機能)、異常分子は分解除去する(Protease機能)、 即ちトリアージすることで、外膜の構造と機能維持に働く事を示したが、その分子機構の詳細や生理機能の全容は不明である。申請者らが2019年に解明したBepAの結晶構造では、protease 活性部位がα6 loop とα9 loop と名付けた二つのループ領域に覆われて分子内に深く埋没した構造をとっている。基質が活性部位にアクセスするためには、これらが大きく構造変化し、活性部位領域が露出するものと予想された。α6 loop とα9 loopは一部が密接に相互作用しており、この相互作用がこれら領域の可動性に関わる可能性が考えられた。これらを踏まえて、α6 loop とα9 loopの相互作用部位に存在するイソロイシン194残基を様々な残基に置換し、BepA活性に対する影響を調べたところ、それらの変異体発現株では、野生型BepA発現株と異なり、正常にアセンブリーをしているLptD分子もBepA依存的に分解されることがわかった。これらの結果は、α6 loop とα9 loopとの相互作用が BepAの機能制御に重要であることを示唆するものである。