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| リポ多糖類の集合、LptC関連 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | ＬＰＴＣ | ||||||||
| パム | PF06835 | ||||||||
| ファム一族 | CL0259 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
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| リポ多糖類の集合 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | エルプテ | ||||||||
| パム | PF04390 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| TCDB | 1.B.42 | ||||||||
| OPMスーパーファミリー | 412 | ||||||||
| OPMタンパク質 | 4q35 | ||||||||
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細菌の外膜はグラム陰性細菌に見られます。グラム陰性細菌は細胞膜に2つの脂質二重層を形成します。1つは細胞質を包む内膜（IM）で、もう1つは細胞周縁部を包む外膜（OM）です。[1]
外膜の組成は、細胞質の内膜の組成とは異なります。とりわけ、多くのグラム陰性細菌の外膜の外側の葉には、脂質部分がエンドトキシンとして作用する複雑なリポ多糖類が含まれています。また、大腸菌などの一部の細菌では、ブラウンのリポタンパク質によって細胞のペプチドグリカンに結合しています。
この層にはポリンが存在します。[2]
外膜タンパク質
外膜タンパク質は、細菌細胞の構造と形態、細胞膜の恒常性、栄養素の吸収、抗生物質などの毒素からの細胞の保護、接着因子、外毒素、バイオフィルム形成などの毒性因子に関連する重要な役割を持つ膜タンパク質です。[3] [4]特に毒性に関連する外膜タンパク質は多数あります。
外膜タンパク質は、膜貫通タンパク質とリポタンパク質という2つの主要なタンパク質クラスで構成されています。膜貫通タンパク質は、膜内にポリンと呼ばれるチャネルまたは孔を形成し、排出チャネルを活発にポンプします。[5]
細菌の外膜には膨大な数のタンパク質が含まれていることがあります。例えば大腸菌の場合、膜には約50万個のタンパク質が含まれています。 [5]
細菌の外膜タンパク質は、通常、膜をまたぐ独特のベータバレル構造を持っています。ベータバレルは、外膜に挿入される前に折り畳まれて疎水性表面を露出します。ベータバレルは、8～36 のベータストランドの範囲で配列とサイズが異なります。OMP のサブセットは、ベータバレル構造へのペリプラズムまたは細胞外リンクを持っています。[3] 外膜タンパク質は、「Sec」機構を介して内膜を通過し、最終的にバレル組み立て機構複合体によって外膜に挿入されます。
生合成
外膜の生合成には、個々の成分が親水性と疎水性の両方の区画を通過して合成部位から内膜外の最終目的地まで輸送されることが必要である。このプロセスを推進する機構とエネルギー源はまだ完全には解明されていない。脂質 Aコア部分とO 抗原繰り返し単位は内膜の細胞質側で合成され、2 つの独立した輸送システム、すなわち O 抗原トランスポーター Wzx (RfbX) と脂質 A コア部分を内膜の内葉から外葉に反転させるATP 結合カセット (ABC) トランスポーターMsbA を介して別々に輸出される。 [6] [7] [8] [9] [10] O 抗原繰り返し単位はその後、Wzyポリメラーゼによってペリプラズムで重合され、WaaLリガーゼによって脂質 A コア部分に連結される。[11] [12]
LPS輸送機構は、 LptA、LptB、LptC、LptD、LptEで構成されています。これらのタンパク質のいずれかが枯渇すると、LPS組み立て経路がブロックされ、非常によく似た外膜生合成障害が発生するという事実によって、このことが裏付けられています。さらに、すべての細胞区画にこれらの5つのタンパク質のうち少なくとも1つが存在することから、LPS組み立て経路が空間的にどのように組織化され、秩序付けられているかのモデルが示唆されます。[12]
LptCは、リポ多糖（LPS）を内膜から外膜へ転座させるのに必要である。[12] LptEはLptDと複合体を形成し、外膜の外側の葉におけるLPSの組み立てに関与し、エンベロープの生合成に不可欠である。[12] [13] [14]
臨床的意義
リポ多糖類の一部である脂質 A が循環系に入ると、 Toll 様受容体 TLR 4 を活性化して毒性反応を引き起こします。脂質 A は病原性が非常に高く、免疫原性はありません。しかし、多糖類成分は免疫原性が非常に高いものの病原性はなく、免疫系による攻撃的な反応を引き起こします。患者は高熱と高呼吸、低血圧になります。これによりエンドトキシンショックを引き起こし、致命的となる場合があります。細菌外膜は、培養物や動物組織内の宿主-病原体界面において外膜小胞の境界膜として生理的に剥がれ落ち、グラム陰性微生物の生化学的シグナルを宿主細胞または標的細胞に伝達する役割を担っています。[要出典]
参照
参考文献
- ^ Yeow J、Luo M、Chng SS（2023年12月） 。「細菌外膜界面におけるリン脂質輸送の分子メカニズム」Nat Commun . 14 （1）：8285。doi ： 10.1038 /s41467-023-44144-8。PMC 10719372。PMID 38092770。
- ^ van der Ley P、Heckels JE、Virji M、Hoogerhout P、Poolman JT (1991 年 9 月)。 「病原性ナイセリア属菌における外膜ポリンのトポロジー」。感染症と免疫。59 (9): 2963–71。土井：10.1128/IAI.59.9.2963-2971.1991。PMC 258120。PMID 1652557。
- ^ ab Wang X、Peterson JH、Bernstein HD（2021年5月）。「細菌外膜タンパク質は2つの並行したメカニズムによってBam複合体に標的化される」。mBio。12 （ 3）。doi ： 10.1128/mBio.00597-21。PMC 8262991。PMID 33947759 。
- ^ Knowles, Timothy J.; Scott-Tucker, Anthony; Overduin , Michael; Henderson, Ian R. (2009 年 3 月)。「膜タンパク質設計者: 外膜タンパク質の組み立てにおける BAM 複合体の役割」。Nature Reviews Microbiology。7 ( 3): 206–214。doi :10.1038/nrmicro2069。
- ^ ab Sun J、Rutherford ST 、 Silhavy TJ、Huang KC（2022年4月）。「細菌外膜の物理的特性」Nat Rev Microbiol。20（4）：236–248。doi ： 10.1038 / s41579-021-00638-0。PMC 8934262。PMID 34732874。
- ^ Feldman MF、Marolda CL、Monteiro MA、Perry MB、Parodi AJ、Valvano MA (1999 年 12 月)。「大腸菌 O 抗原アセンブリに関与する推定ポリイソプレノール結合糖トランスロカーゼ (Wzx) の活性は、O リピートの化学構造に依存しない」。J . Biol. Chem . 274 ( 49): 35129–38。doi : 10.1074/jbc.274.49.35129。PMID 10574995。
- ^ Liu D、Cole RA、Reeves PR (1996 年 4 月)。「Wzx (RfbX) の O 抗原処理機能: O ユニットフリッパーゼの有望な候補」。J . Bacteriol . 178 (7): 2102–7. doi :10.1128/jb.178.7.2102-2107.1996. PMC 177911. PMID 8606190 。
- ^ Doerrler WT、Reedy MC、Raetz CR (2001 年 4 月)。「脂質輸出に欠陥のある大腸菌変異体」。J . Biol. Chem . 276 (15): 11461–4. doi : 10.1074/jbc.C100091200 . PMID 11278265。
- ^ Polissi A、Georgopoulos C (1996 年 6 月)。「必須 ABC ファミリートランスポーターをコードする Escherichia coli の msbA 遺伝子の変異解析と特性」。Mol . Microbiol . 20 (6): 1221–33. doi :10.1111/j.1365-2958.1996.tb02642.x. PMID 8809774. S2CID 26807796。
- ^ Zhou Z、White KA、Polissi A、Georgopoulos C、Raetz CR (1998 年 5 月)。「脂質 A およびリン脂質生合成における必須 ABC ファミリートランスポーターである Escherichia coli MsbA の機能」。J . Biol. Chem . 273 (20): 12466–75. doi : 10.1074/jbc.273.20.12466 . hdl : 2434/611267 . PMID 9575204。
- ^ Raetz CR、Whitfield C (2002)。「リポ多糖類エンドトキシン」。Annu . Rev. Biochem . 71 : 635–700. doi :10.1146/annurev.biochem.71.110601.135414. PMC 2569852. PMID 12045108 。
- ^ abcd Sperandeo P、Lau FK、Carpentieri A、De Castro C、Molinaro A、Deho G、Silhavy TJ、Polissi A (2008 年 7 月)。「大腸菌の外膜へのリポ多糖の輸送に必要なタンパク質機構の機能分析」。J . Bacteriol . 190 (13): 4460–9. doi :10.1128/JB.00270-08. PMC 2446812. PMID 18424520 .
- ^ Wu T、McCandlish AC、Gronenberg LS、Chng SS、Silhavy TJ、Kahne D (2006 年 8 月)。「大腸菌の外膜でリポ多糖を組み立てるタンパク質複合体の同定」。Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 103 (31): 11754–9。Bibcode :2006PNAS..10311754W。doi : 10.1073 / pnas.0604744103 . PMC 1544242 . PMID 16861298。
- ^ Bos MP、Tefsen B、Geurtsen J、Tommassen J (2004 年 6 月)。「細菌細胞表面へのリポ多糖の輸送に必要な外膜タンパク質の同定」。Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 101 (25): 9417–22。Bibcode :2004PNAS..101.9417B。doi : 10.1073 / pnas.0402340101 . PMC 438991 . PMID 15192148。