Exploring the periplasmic chaperone network underlying outer membrane protein folding

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グラム陰性細菌の外膜に存在するβ-バレル型の外膜タンパク質は、ペリプラズム空間に存在する種々のシャペロンの働きで外膜まで運ばれた後、BAM複合体の作用により外膜に局在化する。本研究課題は、ペリプラズム空間に存在する種々のシャペロンがどのように協調し、外膜タンパク質のフォールディングを支えているかを明らかにすることを目的としている。令和4年度はペリプラズムシャペロンBepAの活性測定系の構築を進めるとともに、BepAと機能面で相互作用する因子を遺伝的相互作用を利用して選択した。BepAはシャペロン活性とプロテアーゼ活性を併せ持つタンパク質であり、外膜タンパク質であるLptDの生合成の促進と品質管理を介して外膜の機能的完全性の維持に寄与している。これまでに構築されていたBepAの活性測定系では、BepAと基質タンパク質を試験管内で一定時間混合して反応させた後、分解されたタンパク質をSDS-PAGEを用いて検出することによって行われており、基質特異性や反応速度論的パラメータに関する情報は得られていなかった。本研究ではBepAのプロテアーゼ活性部位を覆っているループ領域を欠くBepAΔα9変異体を用いるとともに、消光性蛍光ペプチドを基質として用いることで、BepAの基質特異性を解析する実験系の構築を行った。その結果、BepAによって基質として認識され分解されやすいペプチドのアミノ酸配列に関する情報が得られた。BepAを中心としたペリプラズムシャペロンネットワークを解明するために、bepA遺伝子と遺伝的に相互作用する遺伝子の探索を行った。bepAを欠失する大腸菌変異株の薬剤感受性を抑制するサプレッサー変異株のゲノムシーケンス解析を行った結果、変異遺伝子が特定され、BepAと相互作用する新たな因子の発見につながる手掛かりが得られた。