Elucidation of molecular shield functions based on LEA peptide structure-activity relationships

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LEAタンパク質は細胞膜の構造を安定化させ、過剰なイオン毒物から保護し、最終的に細胞内浸透圧の調整をすると報告されている。これは、発現したLEAタンパク質がストレス環境下において無秩序な構造からコイルドコイルを形成し、この構造形成により保護機能が発揮していると考えられている。この生体を保護する『分子シールド』機能はLEAタンパク質には確認されているが、その微小ドメインであるLEAペプチドが細胞内で『分子シールド』として機能しているのかは明らかになっていない。本研究では、塩ストレスにおいてLEAペプチドの配列・構造情報とストレス耐性との相関を見出すことで、細胞内で分子シールドとして機能することを明らかにし、その機能を向上させることを目的としている。初年度は、LEAペプチド配列のアミノ酸を一つずつ非極性のアラニン (A)に置換するアラニンスキャンおよびグリシン (G) に置換するグリシンスキャン実施することで、塩ストレス耐性におけるペプチド内の機能部位の特定を行った。変異導入前のLEAペプチドを発現させた大腸菌を5%の塩濃度でストレス処理を行ったところ、コントロール株（LEAペプチド発現なし）と比較して生存数の優位性を確認した。アラニン／グリシンスキャン変異解析を行ったところ、コロニー数の減少が確認され、LEAペプチドの塩ストレス耐性の機能が低下した。しかし、12番目のグリシンをアラニンに変えた変異LEAペプチド (G12A)は、変異導入をしていないLEAペプチドを発現させたサンプルと同等の生存数であった。これは、12番目のグリシンはLEAペプチドの機能に影響を及ぼさないことを示唆しており、12番目のグリシンに別のアミノ酸に置換することによって構築した変異LEAペプチドには、塩ストレス耐性機能の向上が期待できる。