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| カーリ分泌チャネル | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| 生物 | |||||||
| シンボル | グルコース | ||||||
| エントレズ | 945619 | ||||||
| ＰＤＢ | 3X2R | ||||||
| RefSeq (mRNA) | NC_000913.3 | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_415555.1 | ||||||
| ユニプロット | Ｐ０ＡＥＡ２ | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| 染色体 | ゲノム: 1.1 - 1.1 Mb | ||||||
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.pdf/page1-1280px-Probiotic-associated_therapeutic_curli_hybrids_(PATCH).pdf.jpg)
カーリタンパク質は、特定の腸内細菌株によって生成されるアミロイド繊維の一種です。大腸菌やサルモネラ菌などの細菌に存在する細胞外繊維です。[2]これらの繊維は、細胞外マトリックスでのバイオフィルム形成を通じて細胞群集の挙動を促進する働きをします。アミロイドは、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病、プリオン病など、いくつかのヒト神経変性疾患に関連しています。[2] [3]カーリの研究は、不適切なアミロイド繊維形成から生じると考えられるヒト疾患の理解に役立つ可能性があります。[2]カーリ線毛は、通常、細胞外核形成沈殿経路によって組み立てられます。[4]
遺伝子の生合成と制御
カーリ繊維の生成に重要な遺伝子を同定する便利な方法は、赤方偏移を引き起こすコンゴーレッドジアゾ染料を添加したプレート上でカーリ繊維細菌を培養することである。[5]カーリ繊維、そしてカーリタンパク質は、大腸菌内で2つの異なる転写オペロン、 csgBACオペロンとcsgDEFGオペロンによってコードされている。合計すると、これらのオペロンは少なくとも7つのタンパク質をコードしている。サルモネラ属菌で同定されているagfBAオペロンとagfDEFGオペロンは、csgBACオペロンとcsgDEFGオペロンと相同である。[6] [7] csgBACオペロンは、CsgB、CsgA、CsgCという3つのタンパク質をコードしており、これらはすべてカーリ繊維内の主要サブユニットの形成またはその阻害を担っている。[7] csgDEFGオペロンはCsgD、CsgE、CsgF、CsgGタンパク質をコードし、curliタンパク質の組み立て、転座、制御を担っています。[7]
CsgD は csgBAC オペロンの正の転写調節因子ですが、自身の発現は調節しません。csgBA オペロンは、curli の主要構造サブユニットである CsgA と、核形成タンパク質である CsgB をコードします。CsgD の発現または活性を刺激するものが何であるかを知るために、さらなる研究を行う必要がありますが、いくつかの証拠は、その活性化が N 末端レシーバードメインのアスパラギン酸残基のリン酸化によって引き起こされることを示唆しています。csgBA プロモーター活性には CsgD が存在する必要があるため、CsgD 発現の調節因子は csgBA の発現にも影響することが示唆されています。[2]
多くの環境要因が curli 遺伝子の発現に関与しています。30 °C 未満の温度で細菌が増殖すると curli 遺伝子の発現が促進されると長い間考えられてきました。 [2]しかし、現在では curli の発現は菌株や条件に特異的であることがわかっています。たとえば、CsgD プロモーターの変異により、37 °C で curli が発現することがあります。[8]さらに、塩分や窒素、リン酸、鉄などの栄養素が不足すると、curli 遺伝子の発現が刺激されます。[2]
機能
アミロイドは、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、狼瘡など、多くの病気に関連しています。[7] [9]カーリタンパク質はPAMP（病原体関連分子パターン）であると考えられており、そのβシート構造は自然免疫系で認識され、TLR2（Toll様受容体2）を活性化します。[7]これにより、炎症誘発性反応が生成され、炎症誘発性サイトカインとケモカインがリクルートされて炎症反応が開始され、下流の反応が引き起こされます。[7]
しかし、カーリには、大腸菌やサルモネラ菌などのグラム陰性細菌によって生成されるバイオフィルムの主要成分であることなど、追加の機能（そのため「機能性アミロイド」 [9]と呼ばれる）があります。[6] [7] [9] これらのバイオフィルムにより、グラム陰性細菌は特定の環境でよりよく定着し、酸化ストレスや脱水から保護されます。[6] [7]しかし、これらのバイオフィルムは大きな懸念を招きます。これらのバイオフィルムにより、細菌は環境内の化学的および物理的ストレス要因に耐えることができるため、患者が共有機器を使用する場合に感染しやすくなるだけでなく、カーリやその他のバイオフィルムは感染者の免疫反応と抗菌剤を減少させることが示されています。[6 ]カーリタンパク質とバイオフィルムはどちらも化学的ストレス要因に対して非常に耐性があり、カーリをドデシル硫酸ナトリウム（SDS）で分解または溶解するには、より強力な前処理が必要です。[6]
生成されたカーリ繊維は、細胞凝集、細胞表面へのさまざまなタンパク質の接着剤としての働き、特定の細菌のバイオフィルム形成に使用され、クオラムセンシング用の化学物質を含むなど、細胞内のさまざまなタイプと機能に関与しており、個人の炎症反応に重要な役割を果たしています。[10]カーリ形成は、蓄積すると生物内でアミロイドのようなタンパク質凝集を引き起こし、経路の破壊につながり、細胞シグナル伝達を妨げるため、厳しく制御される必要があります。[11]
構造
curli タンパク質の主な構成要素 (サブユニット) は、CsgA タンパク質と CsgB タンパク質で構成されています。
CsgA
CsgA はカーリタンパク質の主要サブユニットであり、重量は約 13.1 キロダルトンです。このタンパク質は、凝集してアミロイド線維を形成する傾向がある 3 つのドメインで構成されています。1 つのペプチド、22 アミノ酸の N 末端配列 (分泌に使用)、および C 末端配列のアミロイド コア ドメインです。[6] [9]アミロイド コア ドメインは、Ser-X 5 -Gln-X-Gly-X-Gly-Asn-X-Ala-X 3 -Glnの配列を中心に 5 つの繰り返し配列 (ただし正確ではありません) で構成されています。[9]この繰り返し配列は、凝集可能なβ シートを形成する特徴的なサブユニットです。[9]
ＣＳＧＢ
CsgBはマイナーサブユニットとしても知られ、CsgAを細胞表面でカーリファイバーに核形成および組織化するために必要である。[7] CsgBはCsgAと非常によく似た繰り返し配列を持っているが、5つの繰り返し配列の1つにLys133、Arg140、Arg14、およびArg151という追加のアミノ酸が含まれている点が異なる。[6]最後のサブユニット（R5サブユニットとして知られる）のこの変化は必須である。R5サブユニットが存在しない場合、またはサブユニット内で変化がない場合、CsgAは非重合形態で細胞から分泌され、細胞表面で適切に形成されない。[6] [9]
ＣＳＧＣ
CsgCサブユニットは、CsgAタンパク質の凝集と重合を防ぐことが最近になって発見されました。これがないと、アミロイド線維形成や細胞死につながる可能性があります。[7] CsgCをCsgAおよびCsgBサブユニットから分離する複数の実験では、CsgAが線維に凝集し、アルツハイマー病などの病気に見られるような下流効果につながる可能性があります。[6] CsgCがCsgAを阻害するために必要なモル比は1：500です。つまり、500個のCsgAタンパク質がアミロイド線維構造を形成するのを阻害するには、1個のCsgCタンパク質のみが必要です。[6] [12]したがって、CsgCはCsgAの核形成をさらに防ぎ、凝集する代わりにCsgAが適切な構造を形成できるようにするため、シャペロンと見なされるという仮説があります。[6]
参考文献
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さらに読む
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- Gallo PM、 Rapsinski GJ、Wilson RP、 Oppong GO、Sriram U、Goulian M、他 (2015 年 6 月)。「細菌バイオフィルムのアミロイド DNA 複合体が自己免疫を刺激する」。免疫 。42 ( 6 ): 1171–1184。doi :10.1016/j.immuni.2015.06.002。PMC 4500125。PMID 26084027。
- Kono DH、Baccala R、Theofilopoulos AN (2013 年 12 月)。「TLR とインターフェロン: 自己免疫における中心的パラダイム」。Current Opinion in Immunology . 25 (6): 720–727. doi :10.1016/j.coi.2013.10.006. PMC 4309276 . PMID 24246388.
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