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| アクチン集合誘導タンパク質 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 EVH1ドメイン-ActAペプチド複合体 | |||||||
| 識別子 | |||||||
| シンボル | アクトA | ||||||
| NCBI遺伝子 | 2798121 | ||||||
| ユニプロット | P33379 | ||||||
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アクチン集合誘導タンパク質（ActA）は、リステリア・モノサイトゲネスが哺乳類宿主細胞内を移動するためにコードされ、使用するタンパク質である。ActAは、膜貫通領域を含む細菌表面タンパク質である。 [1]哺乳類細胞では、細菌ActAはArp2/3複合体およびアクチンモノマーと相互作用し、細菌表面でアクチン重合を誘導してアクチン彗星尾を生成する。ActAをコードする遺伝子はactAまたはprtBと名付けられている。[2]
導入
リステリア菌はヒトに摂取されるとすぐに腸上皮細胞に取り込まれ、急速に内部化小胞から脱出しようとします。[3] [4]細胞質では、ActAタンパク質の助けを借りて表面でアクチンの重合を開始します。ActAは、他の細菌因子がない場合でも細菌の運動性を誘導するのに必要であるだけでなく、十分であることも示されています。[5]
発見
ActA は、細胞から細胞へ拡散できないという表現型のため、レシチナーゼ陰性の Tn 917-lacリステリア変異体を解析することで発見されました。これらの変異細菌は、野生型細菌と同様に効率的にファゴソームから逃れ、感染細胞内で増殖しましたが、野生型細菌のようにアクチンに囲まれていませんでした。さらに解析すると、Tn 917-lac がオペロンの 2 番目の遺伝子であるactAに挿入されていることがわかりました。このオペロンの 3 番目の遺伝子であるplcBは、 L. monocytogenesレシチナーゼをコードしています。actA自体、plcB 、またはその他の共転写された下流領域がアクチンの組み立てに関与しているかどうかを判断するために、適切な遺伝子に変異が生成されました。actA変異体を除くすべての変異体は、F-アクチンおよび細胞間拡散との関連に関して野生型に類似していました。actAによる補完により、actA変異体では野生型の表現型が回復した。[1]
関数
ActAは、宿主細胞に存在する核形成促進因子（NPF）であるウィスコット・アルドリッチ症候群タンパク質（WASP）の模倣物として機能するタンパク質である。哺乳類細胞内のNPFは、既存のアクチン関連タンパク質2および3複合体（Arp2/3複合体）をリクルートして結合し、Arp2/3複合体の活性化構造変化を誘導する。[6]この構造変化により、NPFは70°の角度で新しいアクチンフィラメントの重合を開始し、運動細胞の先端に特徴的なY分岐アクチン構造が形成される。ActAは細菌の古い極に局在し、細菌細胞膜と細胞壁の両方にまたがるため、横方向の拡散は抑制される。そのため、ActAは細菌表面に分極して固定された状態で局在する。その結果、アクチンの重合は細菌表面のこの領域でのみ開始される。[7] ActAの発現は哺乳類宿主細胞に侵入した後にのみ誘導される。[8]
アクチンフィラメントの集合は、哺乳類宿主細胞質内の細菌を前方に押し出す力を生み出す。連続的なアクチン重合は細胞質内での運動性や隣接細胞への感染に十分である。[9]
研究
新たなデータによると、ActAは液胞の破壊にも役割を果たしている。ActAの欠失変異体は液胞の透過性に欠陥があった。酸性領域のN末端の11アミノ酸領域（32-42）はファゴソームの破壊に重要であることが示された。 [ 10]
構造
actA遺伝子の主なタンパク質産物は639個のアミノ酸から成り、シグナルペプチド（最初のN末端の29個のアミノ酸）とActA鎖（C末端の610個のアミノ酸）を含む。したがって、成熟したActAタンパク質の配列は610個のアミノ酸から成る。ActAは分子量70,349 Daで表面タンパク質である。[1] [2]
ActAは、3つの機能ドメインに分けられる天然に折り畳まれていないタンパク質である（図2）：[1] [11] [12]
- 高度に荷電されたN末端ドメイン：アミノ酸残基1-234
- プロリンに富む繰り返し構造を持つ中央ドメイン：アミノ酸残基235-394
- 膜貫通ドメインを有するC末端ドメイン：アミノ酸残基395-610
N末端ドメイン
N末端ドメインの最初の156アミノ酸は3つの領域から構成されています[10] [13]（図2）：
- 酸性残基が連続するA領域: 32-45
- AB領域、アクチンモノマー結合領域：59-102
- C領域、コフィリン相同配列：145-156
ActAのN末端部分はアクチン重合において重要な役割を果たしている。[14]このドメインは、アクチンモノマー結合領域、およびArp2/3結合C（中心またはコフィリン相同性）およびA（酸性）領域を含む真核生物WASPファミリーNPFに存在するコンセンサス要素を示している。[7] ActAのアクチンモノマー結合領域は、WASPホモロジー2（WH2）またはVドメインのような機能特性を持っているが、配列が異なっている。[15]したがって、WASPファミリーNPFでは、ドメインの順序はWH2、C、Aの順であるが、ActAではそうではない。
中央ドメイン
ActAの中央のプロリンに富む領域は、細菌の効率的な運動性を確保するために極めて重要である。FPPPPまたはFPPIPモチーフのいずれかを含む4つのプロリンに富むリピートがある。これらの領域は、接着斑またはストレスファイバーに関連することが知られている宿主細胞の細胞骨格タンパク質であるジキシン、ビンキュリン、およびパラディンの領域を模倣している。 [16]血管拡張刺激リン酸化タンパク質（VASP）は、Ena/VASPホモロジー1ドメイン（EVH1ドメイン）を介して中央のプロリンに富む領域に結合し、アクチンモノマー結合タンパク質であるプロフィリンをリクルートし、それ自体がアクチンフィラメントのバーブ末端での重合を促進する。さらに、VASPはカルボキシ末端のEVH2ドメインを介してF-アクチンと相互作用するようで、これが細菌と尾部の連結を提供する。[17]この主張は、ActAが複数のEna/VASPタンパク質に同時に結合し、ActAとEna/VASPの間に高い親和性を持つという事実によって裏付けられています。VASPは、in vitroでアクチンY分岐の頻度を低下させ、彗星の尾で平行に整列したフィラメントの割合を増加させることが示されている。[18] [19]
C末端ドメイン
ActAのC末端ドメインには疎水性領域があり、細菌膜にタンパク質を固定する。[20] [21] [22]
要約すると、
- アクチン結合領域における配列相同性の欠如と
- WASPファミリーNPFに典型的なARP2/3活性化ドメインの配列の変化（V(WH2)-CA）、
- ActAと宿主NPFの主な違いは、ActAにはRhoファミリーGTPaseなどの調節タンパク質に結合する要素がないことである。ActAと宿主NPFのこの構造上の違いは、L. monocytogenesのアクチン核形成活性が宿主の調節とは無関係であるため、L. monocytogenesとその病原性にとって有利である可能性がある。[7]
類似品
WASP/N-WASPは、ActAによって機能的に模倣されており、真核生物で高度に保存されています。これは重要なアクチン細胞骨格オーガナイザーであり、エンドサイトーシスや細胞運動などのプロセスに不可欠です。Rhoファミリーの小さなGTPaseであるCdc42によって活性化されたWASP/N-WASPは、Arp2/3複合体を活性化し、急速なアクチン重合につながります。[23]
他の病原体のアクチンベースの運動
シゲラではタンパク質IcsAがN-WASPを活性化し、感染していない哺乳類細胞ではGTPase Cdc42によって活性化される。活性N-WASP/WASPはArp2/3複合体を活性化することでアクチンの重合を引き起こす。対照的に、リステリアActAタンパク質はArp2/3複合体と相互作用し、直接活性化する。[7]
リケッチアのRickAタンパク質もWASPのような方法でArp2/3複合体を活性化することができる。リステリアとは対照的に、アクチンフィラメントは長く枝分かれしていない平行な束に組織化されている。Arp2/3複合体は細菌表面近くにのみ局在しているため、Arp2/3複合体に依存しない伸長がより頻繁に起こると想定される。[16]
Burkholderia pseudomalleiでは、BimAは試験管内でアクチンの重合を開始する。この細菌の細胞内移動はArp2/3複合体とは独立して機能すると考えられている。[16]
参照
参考文献
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外部リンク
- Natureの YouTube ビデオ、リステリア菌[2:00–4:12]