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細菌のIV型分泌システム（ IV型分泌システムまたはT4SSとも呼ばれる）は、グラム陰性細菌、グラム陽性細菌、および古細菌に見られる分泌タンパク質複合体である。細胞膜を越えてタンパク質とDNAを輸送することができる。[1] IV型分泌システムは、多くの細菌分泌システムの1つにすぎない。IV型分泌システムは、一般的に1段階分泌システムと線毛の使用を伴う接合機構に関連している。[2] IV型分泌システムは、接合、細胞外空間とのDNA交換、および標的細胞へのタンパク質の送達に使用されます。IV型分泌システムは、遺伝的祖先に基づいてタイプIVAとタイプIVBに分けられます。
IV 型分泌システムの注目すべき例としては、アグロバクテリウム・ツメファシエンスによる植物へのプラスミド挿入、百日咳菌( Bordetella pertussis ) およびレジオネラ・ニューモフィラ ( Legionella pneumophila) (レジオネラ症)による毒素送達法、F 性ピルスなどが挙げられます。
関数
IV型分泌システムは、原核生物に見られるタンパク質複合体で、DNA、タンパク質、またはエフェクター分子を細胞質から細胞外空間に輸送するために使用されます。 [1] IV型分泌システムは、原核生物の接合機構に関連しています。[2] IV型分泌システムは非常に汎用性の高いグループで、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌、および古細菌に存在します。例外はありますが、通常はピルスを使用する単一のステップで行われます。[3]
タイプIV分泌システムは非常に多様で、進化の過程が異なるため、さまざまな機能とタイプがあります。主に、タイプIV分泌システムは構造的および遺伝的類似性に基づいてグループ化されており、互いに遠縁です。タイプIVAシステムは、アグロバクテリウム・ツメファシエンスのVirB/D4システムに類似しています。タイプIVBシステムは、レジオネラ・ニューモフィラなどの細胞内病原体に見られるDot/Icmシステムに類似しています。「その他の」タイプのシステムは、IVAにもIVBにも似ていません。[3]タイプは遺伝的に異なり、別のタンパク質セットを使用しますが、セット間のタンパク質は互いに強い相同性があり、同様に機能します。 [1]
タイプIV分泌システムは、機能によって3つの主なタイプに分類されます。接合システム：細胞間接触によるDNAの移動に使用されます（接合と呼ばれるプロセス）。DNA放出および取り込みシステム：細胞外環境とDNAを交換するために使用されます（形質転換と呼ばれるプロセス） 。エフェクターシステム：タンパク質を標的細胞に転送するために使用されます。[4]接合システムとDNA放出および取り込みシステムは、抗生物質耐性の発達など、原核生物が環境に適応できるようにする水平遺伝子伝達において重要な役割を果たします。[5]エフェクターシステムにより、微生物と大型生物との相互作用が可能になります。エフェクターシステムは、ヘリコバクターピロリ（胃潰瘍）、百日咳、レジオネラ症など、多くのヒト病原体によって毒素送達方法として使用されます。[1]
構造
現在、グラム陰性細菌に発生するIVA型分泌システムの構造のみが詳細に説明されています。これは、VirB1 - VirB11およびVirD4の12個のタンパク質サブユニットで構成されており、すべてのIVA型システムに類似物が存在します。[1] IV型分泌システムの構成要素は、転座チャネル足場、ATPase、およびピルスの3つのグループに分けることができます。
転座チャネル足場は、内膜と外膜を介して細胞外空間と細胞質の間にチャネルを作成する機構の一部であり、VirB6-VirB10が含まれています。足場のコア複合体は、VirB7、VirB9、およびVirB10の14のコピーで構成され、両方の膜にまたがり、細胞質と細胞外空間を接続する円筒形のチャネルを形成します。[6]
VirB10 は単一タンパク質で、内膜と外膜の両方に不可欠なタンパク質です。 VirB10 は、2 つの膜の間にチャネルを形成するのに役立つα ヘリカルバレル構造を使用して外膜に挿入されます。 [7]チャネルの細胞質端には開口部があり、その後に大きなチャンバーと 2 番目の開口部が続きます。2 番目の開口部では、基質が細胞質からチャネルに通過できるように構造変化が必要です。 [1] VirB6 または VirB8 は内膜に不可欠なタンパク質であり、基質と直接接触するため、内膜孔を形成すると考えられています。[8]
ATPaseはVirB4、VirB11、VirD4で構成され、チャネルを通じて基質の動きを駆動し、システムにエネルギーを提供します。VirB11は「トラフィックATPase」と呼ばれる膜貫通トランスポーターのクラスに属します。VirB4は十分に特徴付けられていません。[9] [1]
ピリウスはVirB2とVirB5で構成されており、VirB2が主な成分です。[1] A. tumefaciensでは、ピリウスの直径は8〜12 nm、長さは1μm未満です。よく調べられる別の種類のピリウスであるFピリは、長さが2〜20μmとはるかに長いです。[2]
機構
IV 型分泌システムは、その起源と機能の両面で多種多様なため、グループ全体についてメカニズム的に多くを述べることは困難です。
一般的に、DNAは接合系にパッケージ化された後、ATPase類似体によってVirD4結合タンパク質にリクルートされ、その後ピルスを通って輸送されます。[3] A. tumefaciensでは特に、DNAはピルスに到達する前に特徴的な酵素の連鎖を通過します。DNAはVirD4によってリクルートされ、次にVirB11、次に膜間タンパク質（VirB6、VirB8）にリクルートされ、VirB9に移動され、最終的にピルス（VirB2）に送られます。[10] [1]
参考文献
- ^ abcdefghi Wallden K, Rivera-Calzada A, Waksman G (2010 年 9 月). 「タイプ IV 分泌システム: 機能の汎用性と多様性」. Cellular Microbiology . 12 (9): 1203–12. doi :10.1111/j.1462-5822.2010.01499.x. PMC 3070162. PMID 20642798 .
- ^ abc Lawley TD、 Klimke WA、Gubbins MJ、 Frost LS（2003年7月）。「F因子結合は真の IV型分泌システムである」。FEMS微生物学レター。224 （1）：1–15。doi ：10.1016/S0378-1097（03）00430-0。PMID 12855161。
- ^ abc Christie PJ、Atmakuri K、Krishnamoorthy V、Jakubowski S、Cascales E (2005 年 10 月)。「細菌の IV 型分泌システムの生合成、構造、機能」。Annual Review of Microbiology。59 ( 1 ): 451–85。doi : 10.1146 /annurev.micro.58.030603.123630。PMC 3872966。PMID 16153176。
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