走化性シグナル伝達に関わる蛋白質複合体の構造と機能

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細菌走化性シグナル伝達系は、システム全体の働きを分子レベルで理解するうえで有力なモテル系である.また,走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり,HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究ではこれらを発展させつつ,膜貫通型受容体とリガンド,受容体どうしや他の蛋白質との複合体に焦点を当て,構造-機能連関を解析した.本年度のおもな成果は以下のとおりである.1.受容体-リガンド複合体の構造解析:セリン受容体のリガンド結合ドメインとセリンの共結晶を調製し,三次元構造を決定した.この結果,大腸菌受容体によるセリンとアスパラギン酸の識別機構だけでなく,セリン受容体へのセリンの結合過程を推定することができた.また,クエン酸受容体についてもリガンド結合ドメインを精製し,微結晶を得た.2.受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:架橋解析により異種走化性受容体およびそれらと相同性をもつ酸化還元センサーが,細胞の極で共クラスターを形成することを見出した.また,1種の受容体に刺激が入力されると,別の種の受容体にも構造変化が伝わることが示唆された.受容体ダイマーおよび架橋オリゴマーを可溶化・精製し,分子集合状態を解析した.さらに,受容体脱メチル化酵素の局在が受容体のメチル化自体によって制御されることを見出した.3.コレラ菌アミノ酸走性受容体の同定と解析:コレラ菌は45種の受容体様蛋白質をもつが,それらのうちアミノ酸走性に関わるものを2種同定した.この2種のリガンド結合ドメインは互いに相同であるが,大腸菌のものとは全く似ていない.しかし,そのうち一方は,宿主体内でのコレラ毒素発現に関わることが示されている.そこで,これを精製して結晶化するため,発現系を構築した.