細菌のトライパーティット ATP 非依存性ペリプラズム (TRAP) トランスポーターにおけるNeu5Ac結合の分子的決定因子

Core Concepts

細菌のトライパーティット ATP 非依存性ペリプラズム (TRAP) トランスポーターにおいて、Neu5Ac結合に重要な分子的決定因子が明らかになった。

Abstract

本研究では、Fusobacterium nucleatumのSiaQMタンパク質の構造解析を行い、Neu5Ac結合部位の詳細を明らかにした。 SiaQMタンパク質は、ペリプラズム側から細胞質側に向けて基質を輸送する「エレベーター」メカニズムを持つ。 Neu5Acは、SiaQMのエレベーター領域に位置する特定のアミノ酸残基と相互作用して結合する。特に、Ser300とAsp521との相互作用が輸送に重要であることが示された。 SiaQMには2つのNa+結合部位と1つの金属結合部位が存在し、これらのイオン結合サイトの協調的な動きが、Neu5Acの細胞質への輸送に関与すると考えられる。 Neu5Ac結合部位の詳細な構造情報は、この輸送システムを標的とした阻害剤開発に役立つと期待される。

Stats

Neu5Ac濃度は、ヒト血清中で1.6-2.2 mMと報告されている。 遊離のNeu5Ac濃度は全体の約0.2%しかない。

Quotes

"Neu5Ac is abundant in many niches [e.g., [Neu5Ac] in human serum is 1.6–2.2 mM (Sillanaukee et al., 1999)]." "Secreted sialidases from bacteria cleave Neu5Ac from mucins and other biomolecules within their niche (Sillanaukee et al., 1999)."

Key Insights Distilled From

Molecular determinants of Neu5Ac binding to a tripartite ATP independent periplasmic (TRAP) transporter

by Goyal,P., Dh... at www.biorxiv.org 03-30-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.29.587382v1

Deeper Inquiries

細菌がNeu5Acを取り込む以外の生理的役割はあるのだろうか?

Neu5Acはヒトの細胞表面糖鎖において重要な役割を果たすが、細菌においても重要な役割を持つことが知られています。例えば、一部の細菌はNeu5Acを炭源として利用し、生存に必要なエネルギーを得ることができます。また、病原性のある細菌は、Neu5Acを細胞表面糖鎖に取り込むことで免疫系を回避し、宿主細胞との相互作用を変化させることができます。さらに、Neu5Acは細菌の生存戦略や病原性にも関与しており、細菌の環境適応や宿主との相互作用に重要な役割を果たしています。

SiaQMタンパク質以外の輸送システムにも同様の結合部位が存在するのだろうか?

SiaQMタンパク質はNeu5Acを輸送するTRAPタイプの輸送システムの一部であり、Neu5Acの結合部位を持っています。他の輸送システムにおいても、同様の結合部位が存在する可能性があります。例えば、Neu5Acを輸送する他のタイプの輸送システムや、関連する糖鎖やカルボキシル酸類似物質を輸送するタンパク質にも、Neu5Acと同様の結合部位が存在する可能性があります。これらのタンパク質の構造解析や機能解析によって、結合部位の類似性や相違点を明らかにすることが重要です。

細菌のNeu5Ac取り込みメカニズムと、ヒトの細胞表面糖鎖合成メカニズムにはどのような関係があるのだろうか?

細菌のNeu5Ac取り込みメカニズムとヒトの細胞表面糖鎖合成メカニズムは、進化的に関連していると考えられます。細菌はNeu5Acを炭源として利用し、細胞表面糖鎖に取り込むことで宿主との相互作用を変化させることができます。一方、ヒトの細胞表面糖鎖は、Neu5Acを含む糖鎖を持ち、細胞間相互作用やシグナル伝達に重要な役割を果たしています。細菌がNeu5Acを取り込むことで、宿主との相互作用を模倣し、免疫系を回避することができるため、細菌のNeu5Ac取り込みメカニズムは病原性や宿主との関係に影響を与える可能性があります。これらのメカニズムの相互作用や進化的な関連性を理解することで、病原性細菌と宿主の相互作用や感染症のメカニズムについてより深く理解することができます。