膜結合蛋白質の自己組織化を促進する、生体膜の作用メカニズム解明

(1) FraC による糖鎖認識機構の解明生体膜は脂質のみからなるものではなく，その表面には様々な蛋白質，糖鎖が存在する．そのため生体膜を標的とする蛋白質(ウイルス・毒素)には膜表面の蛋白質や糖鎖を受容体とするものが多く存在する．本研究では，脂質のみを受容体とすると考えられてきたFraCが糖鎖結合能を有することを証明し，酸性糖鎖に対してより強く結合することを明らかにした．特に本年度は、FraCとGlcNAc(6S)との共結晶構造の決定を行った。また，FraCの糖鎖結合部位が脂質結合部位と重なっていることを示し，蛋白質による基質認識の二重特異性に関する知見を深めた．(2) 水溶性構造・膜貫通構造間での双方向的な蛋白質構造変化の実現PFTの膜孔形成に代表される水溶性蛋白質の膜蛋白質への変化は，準安定構造から安定構造への変化なので不可逆な過程であると考えられてきた．本研究では，FraC膜孔を可溶化する界面活性剤の交換によって，選択的に膜孔を水溶性単量体に構造変化させることを初めて達成した．研究では複数の界面活性剤を用い、様々な界面活性剤がFraC膜孔の安定化に及ぼす影響を系統的に解析した。分子種の同定はサイズ排除クロマトグラフィーによって行った。その結果、幾つかの界面活性剤は膜孔を単量体に変化させることが明らかになった。膜孔の単量体化を促進する界面活性剤の一つとしてオクチルグルコサイド(OG)に着目し、OG処理前後の蛋白質の結晶構造解析、熱安定性評価、保存安定性の評価を行った。以上の研究を通じて、本研究は蛋白質毒素の詳細な作用機序、および膜蛋白質の自己組織化が生体膜から受ける影響を解き明かした。

(1) FraC による糖鎖認識機構の解明生体膜は脂質のみからなるものではなく，その表面には様々な蛋白質，糖鎖が存在する．そのため生体膜を標的とする蛋白質(ウイルス・毒素)には膜表面の蛋白質や糖鎖を受容体とするものが多く存在する．本研究では，脂質のみを受容体とすると考えられてきたFraCが糖鎖結合能を有することを証明し，酸性糖鎖に対してより強く結合することを明らかにした．特に本年度は、FraCとGlcNAc(6S)との共結晶構造の決定を行った。また，FraCの糖鎖結合部位が脂質結合部位と重なっていることを示し，蛋白質による基質認識の二重特異性に関する知見を深めた．(2) 水溶性構造・膜貫通構造間での双方向的な蛋白質構造変化の実現PFTの膜孔形成に代表される水溶性蛋白質の膜蛋白質への変化は，準安定構造から安定構造への変化なので不可逆な過程であると考えられてきた．本研究では，FraC膜孔を可溶化する界面活性剤の交換によって，選択的に膜孔を水溶性単量体に構造変化させることを初めて達成した．研究では複数の界面活性剤を用い、様々な界面活性剤がFraC膜孔の安定化に及ぼす影響を系統的に解析した。分子種の同定はサイズ排除クロマトグラフィーによって行った。その結果、幾つかの界面活性剤は膜孔を単量体に変化させることが明らかになった。膜孔の単量体化を促進する界面活性剤の一つとしてオクチルグルコサイド(OG)に着目し、OG処理前後の蛋白質の結晶構造解析、熱安定性評価、保存安定性の評価を行った。以上の研究を通じて、本研究は蛋白質毒素の詳細な作用機序、および膜蛋白質の自己組織化が生体膜から受ける影響を解き明かした。