肺炎レンサ球菌のセンサー膜蛋白StkPと脱リン酸酵素PhpPの機能的協調

• 担当機関: （独）農業・食品産業技術総合研究機構 動物衛生研究所
• 研究期間: 2008～2009
• 研究担当者: 大崎慎人; Tania Arcondeguy; Amandine Bastide; Christian Touriol; Herve Prats; Marie-Claude Trombe; 大倉正稔; 高松大輔
• 発行年度: 2009
• 要約: 肺炎レンサ球菌のセンサー蛋白StkPはC末端を外側に、N末端を内側に向けて細胞膜上に配置している。StkPは脱リン酸化酵素PhpPと協調して菌の様々な活動に必要なシグナル伝達系を構成する。
• キーワード: レンサ球菌、シグナル伝達、病原性
• 背景・ねらい: 各種の遺伝子発現調節に関わるシグナル伝達は原核生物ではセンサーとレギュレーターの二成分で行われるが、真核生物ではセリンスレオニンキナーゼ(Ser/Thr kinase: Stk、蛋白質のセリン、スレオニンをリン酸化する酵素)など一成分が担う。近年多くの細菌から真核生物型のStkが発見されている。その1つである肺炎レンサ球菌(Streptococcus pneumoniae)のStk(StkP)は、遺伝子を破壊することにより菌の病原性や自然形質転換能の発現が低下することが知られる。しかし、StkPの関与する発現調節システムの詳細についてはまだ良く分かっていないことから、本研究では、特にStkPの細胞内での存在様式について解析する。

成果の内容・特徴

1. StkPは細胞膜蛋白質で、酵素活性を持つN末端のキナーゼ領域を細胞内、C末端のPASTA(penicillin-binding protein and Stk associated)領域を細胞外に発現し、既知のグラム陽性菌の真核細胞型Stkと同様な構造をしている(図)。
2. StkP遺伝子の隣接遺伝子がコードする脱リン酸酵素(PhpP)は、細胞膜画分ではStkPのキナーゼ領域と複合体を形成していることから、外部シグナルを感知したStkPが自己及び標的分子をリン酸化してシグナル伝達するのに対し、PhpPはStkPの脱リン酸による負の制御を行うことが推察される(図)。
3. StkPを持つ野生株のPhpP遺伝子を変異させると菌が死滅することから、PhpP の脱リン酸酵素機能は本菌の恒常性維持に必須であり、StkPとPhpP は協調して遺伝子発現調節システムを構築することを示す(表)。

成果の活用面・留意点

1. StkPやPhpPに類似する蛋白質は、豚レンサ球菌(S. suis)、B群レンサ球菌(S. agalactiae)等の人や動物に病気を起こすいくつかのグラム陽性球菌も保有していることから、本研究の成果は、これらの菌の病原性発現調節機構を解明するための重要な手がかりとなる。
2. StkPの存在様式から、PASTA領域が外界シグナルのレセプターであることが推察され、今後、PASTA領域と結合する分子を同定することによりグラム陽性球菌のシグナル伝達を標的とした新規化合物による抗菌剤開発につながる。

• カテゴリ: 豚