べん毛輸送装置構成蛋白質FliIリング-FliJ複合体の構造および機能解析

FliI 环-FliJ 复合物（鞭毛运输装置的一个组成部分）的结构和功能分析

• 批准号: 10J02855
• 负责人: 伊吹 達也
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02855/
• 关键词: べん毛; 蛋白質輸送; FliJ; FliI; F1-ATPase; γサブユニット

べん毛の軸構成蛋白質は基部体直下に存在し、9種類の蛋白質から構成されるIII型輸送装置によってATP加水分解エネルギーとプロトン駆動力を使って細胞内から細胞外へと輸送される。これまでにATPase活性を持つFliIと研究代表者が明らかとしたFliJの構造は、それぞれがF_1-ATPaseのα/βサブユニットおよびγサブユニットと酷似した構造を持つことが分かっている。そこで本研究では、輸送装置を構成するFliIとFliJに焦点を当て、べん毛ATPase複合体であるFliIリング-FliJ複合体の構造解析やFliJまたは他のべん毛蛋白質存在下におけるFliIのATPase活性やリング形成などを調べることにより、蛋白質輸送とATP加水分解反応の共役機構の解明を目指した。電子顕微鏡による複合体の観察と生化学的な解析から、FliJはFliIのリング形成とATPase活性に大きく影響すること、さらには、実際にF_1部分と同様のFliI_6 FliJ複合体を形成することを極低温電子顕微鏡による画像解析から明らかにした。そしてFliJの変異体解析により、FliJが輸送ゲートを構成するFlhAと結合領域を見いだし、FliI_6 FliJ複合体はFlhAと結合することでより強いATPase活性を発揮すること、つまりFliIのATPase活性は輸送ゲート直下でATPase複合体が出来たときに強い活性を発揮することが分かった。これらの成果から、べん毛タンパク質輸送装置がF型ATP合成酵素と類似の機構によりタンパク質輸送を行っていることが明らかとなり、III型蛋白質輸送の分子メカニズムの解明に大きく貢献できたと考えられる。

鞭毛的轴构型蛋白直接位于底部下方，并通过使用ATP水解能和质子驱动力的III型运输装置从细胞内外运输。已经发现的具有ATPase活性的FLII结构（主要研究人员）的Flij具有与F_1-ATPase的α/β和γ亚基非常相似的结构。因此，在这项研究中，我们专注于构成运输装置的FLII和FLIJ，旨在通过分析Flii-Ring-Flij络合物的结构分析来阐明蛋白质传输和ATP水解反应的结合机制，这些分析是Fliii flij络合物的结构分析，它们是Fliij的ATPase ATPase ATPase复合物，并研究了Fliii的ATPase活性和环形形成。通过电子显微镜观察复合物和生化分析表明，FLIJ对FLII的环形成和ATPase活性具有显着影响，并且实际上形成了类似于F_1部分的FLII_6 FLIJ复合物。 FLIJ的变体分析表明，Flij与FLHA发现了一个结合区域，FLHA构成了运输门，而FLII_6 FLIJ复合物在与FLHA结合时会发挥更强的ATPase活性，这意味着，当ATPase配合物直接在运输门下形成ATPase复合物时，FLII会发挥强活性。这些结果表明，鞭毛蛋白转运装置使用类似于F型ATP合酶的机制携带蛋白质转运，并且人们认为它们已为阐明III型蛋白质转运的分子机制做出了重大贡献。

项目成果

Common architecture between the flagellar type III protein export apparatus and F-and V-type ATPases.

鞭毛 III 型蛋白质输出装置与 F 型和 V 型 ATP 酶之间的共同结构。

• 发表时间: 2011
• 期刊: Nat.Struct.Mol.Biol.
• 作者: Ibuki;T.;et al
• 通讯作者: et al

べん毛蛋白質輸送装置における構成蛋白質間の相互作用.

鞭毛蛋白转运装置中组成蛋白之间的相互作用。

• 发表时间: 2010
• 作者: Ibuki;T.;et al;伊吹達也
• 通讯作者: 伊吹達也

べん毛蛋白質輸送モーターとF/V-ATPaseに共通する構造と機能.

鞭毛蛋白转运马达和 F/V-ATP 酶共有的结构和功能。

• 发表时间: 2010
• 作者: Ibuki;T.;et al;伊吹達也;伊吹達也
• 通讯作者: 伊吹達也