細菌の細孔形成剤は一度に 1 分子ずつパンチを与える

Apr 30, 2023

ニューサウスウェールズ大学（UNSW）シドニーで開発された新しい単一分子技術を使用して、オーストラリアの研究者が発表分子的な洞察力を得た細菌のタンパク質がどのようにして哺乳動物の細胞の膜を突破するのかを研究します。

生命のあらゆる領域の生物は、他の生物の細胞を攻撃するために使用される穴を開けるタンパク質の特殊なセットを備えています。 哺乳類の免疫細胞は、孔形成タンパク質を使用して癌細胞または感染細胞を破壊します。 細菌や他の病原体は、これらのタンパク質を使用して、宿主細胞を溶解したり侵入したりします。 しかし、研究者はこれまで、個々のタンパク質分子がどのように集合してこれらの細孔を形成するのかを正確に理解していませんでした。

UNSW Medicine & Health の EMBL Australia 単一分子科学ノードの研究者らは、このプロセスを調査するための単一分子顕微鏡技術を開発しました。 彼らは、モナッシュ大学とメルボルン大学の共同研究者らと協力して、パーフリンゴリシン O と呼ばれる、哺乳類の細胞を標的とする細菌タンパク質による孔形成経路を追跡した。このタンパク質複合体がどのようにして細胞膜の表面に集合し、いつから集合するのかについての分子詳細が明らかになった。毛穴を開く効果はジャーナル eLife に掲載されました。

「私たちの単一分子顕微鏡法により、個々の細孔の集合を追跡することができます。そのため、この経路の重要なステップを特定して、弱点と潜在的な介入手段を見つけることができました」とUNSWの医学研究者ティル・ベッキング准教授は語った。研究チームを率いた。

この集合経路の極めて重要なステップを特定することで、科学者は免疫と感染における活性を調節することを目的として、特定の孔形成段階を標的とする新しい戦略を設計できるようになります。

精製タンパク質とリポソームを標的膜の単純なモデルシステムとして使用することで、研究者らは細孔がいつ形成されるかを確認することができました。 リポソームに蛍光色素をロードすることで、ベッキング氏と彼のチームは、孔が開いて色素が放出される正確な時間を特定することができました。

彼らの実験では、2 つの分子が膜上で結合すると、この安定した相互作用によって、より多くの細孔形成タンパク質を追加してリングを完成させるプロセスが引き起こされることが明らかになりました。 彼らはまた、リングの構築が完了する前であっても細孔が開く可能性があることも観察しました。 わずか 4 個の分子でアークが形成されると、細孔の開口部が形成される可能性があります。

「重要なメッセージは、これらはあらゆる状況で孔を形成するために進化した非常に効率的な穴あけ機械であるということです。条件が実際に組み立て経路を決定することを理解することで、人々が実験の方法を再考するようになることを願っています。 」とベッキングは言った。

研究者らは、その発見から、パーフリンゴライシンOで観察されたメカニズムは、コレステロール依存性細胞溶解素と呼ばれるこの孔形成タンパク質ファミリーの他のメンバーでも同様である可能性があると仮説を立てているが、それはまだ検証されていない。

Böcking 氏は、この新しい単一分子技術により、他の細孔形成タンパク質がどのように展開されるかについて重要な洞察が得られる可能性があると考えています。

「これは、このプロセス全体をリアルタイムで追跡する解像度と感度を備えているため、強力な方法です。このアプローチを使用すると、他の方法では難しいそのステップとダイナミクスを視覚化できます。」と彼は言いました。

- このプレスリリースはニューサウスウェールズ大学から提供されました。