A01：「病原菌の鉄獲得プロセスの最上流で機能する膜孔形成毒素の分子機構の活写」
横山 武司（東北大学大学院 生命科学研究科）
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「膜孔形成溶血素」は病原性微生物により分泌され、宿主内で赤血球表面に集合し孔を形成することで破壊します。病原性微生物は自身の増殖に重要な金属である「鉄」をヘモグロビンから効率的に獲得するために、このシステムを利用していると考えられています。そのため膜孔形成溶血素による宿主細胞破壊機構の詳細を明らかにすることは、感染症の理解および対策において非常に重要です。膜孔形成溶血素は、可溶性のプロトマーとして微生物から分泌され、標的細胞膜状でプレポアと呼ばれる中間体構造を形成し、その後ステムドメインを細胞内に挿入し膜孔を形成します。これまで、X線結晶構造解析により、この三段階のスナップショット構造が明らかにされてきました。しかしながら、より詳細な膜孔形成機構を明らかにするためには、これまでの技術で捉えることのできなかった、反応中間体またその動的な形成過程に迫る必要があります。そこで本研究課題では、「クライオ電子顕微鏡単粒子解析」をはじめとした先端計測技術を駆使することで、感染性細菌による赤血球破壊機構の詳細に迫ります。
【関連する代表的論文】
T. Yokoyama, K. Machida, W. Iwasaki, T. Shigeta, M. Nishimoto, M. Takahashi, A. Sakamoto, M. Yonemochi, Y. Harada, H. Shigematsu, M. Shirouzu, H. Tadakuma, H. Imataka, & T. Ito.
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doi:10.1016/j.molcel.2019.04.022
K. Kashiwagi, T. Yokoyama, M. Nishimoto, M. Takahashi, A. Sakamoto, M. Yonemochi, M. Shirouzu, & T. Ito.
“Structural basis for eIF2B inhibition in integrated stress response.”
Science 2019, 364(6439), 495–499.
doi: 10.1126/science.aaw4104
G. Kasuya, T. Nakane, T. Yokoyama, Y. Jia, M. Inoue, K. Watanabe, R. Nakamura, T. Nishizawa, T. Kusakizako, A. Tsutsumi, H. Yanagisawa, N. Dohmae, M. Hattori, H. Ichijo, Z. Yan, M. Kikkawa, M. Shirouzu, R. Ishitani, & O. Nureki.
“Cryo-EM structures of the human volume-regulated anion channel LRRC8.”
Nature structural & molecular biology 2018, 25(9), 797–804.
doi: 10.1038/s41594-018-0109-6
H. Ehara, T. Yokoyama, H. Shigematsu, S. Yokoyama, M. Shirouzu, & S. I. Sekine.
“Structure of the complete elongation complex of RNA polymerase II with basal factors.”
Science 2017, 357(6354), 921–924.
doi: 10.1126/science.aan8552