VII型分泌システム

VII型分泌システムは、放線菌門とバシロタ門で初めて観察された細菌の分泌システムです。細菌は、このようなシステムを用いてタンパク質を環境中に輸送、つまり分泌します。 [ 1 ]細菌属マイコバクテリウムは、 VII型分泌システム（T7SS）を用いて細胞膜を越えてタンパク質を分泌します。[ 2 ]最初に発見されたT7SSシステムはESX-1システムでした。[ 2 ]

T7SSは、結核菌のESX-1系に関連する病原性因子として研究されてきた。[ 2 ]これらの分泌系はグラム陽性細菌によく見られる。結核菌では、その不透過性膜のためにVII型分泌系が必須である。 [ 3 ] RD1遺伝子座、すなわちVII型分泌遺伝子は、ESX-1輸送を介して溶解効果を生み出すことができる。[ 4 ]

構造

極低温電子顕微鏡を用いて、4つのタンパク質からなる2つの同一サブユニットの複合体が、マイコバクテリウム・スメグマティスのVII型分泌システムの構造を形成していることを解明しました。[ 5 ] T7SSは6面体複合体を形成し、約165個の膜結合を可能にします。[ 6 ]これは、分泌システムがいかに複雑であるかを示しています。VII型分泌システムのMDa複合体は、内膜に埋め込まれています。[ 7 ]

マイコバクテリアのT7SS構造は、幅28.5 nm、高さ20 nmです。この分泌システムは、以下の構成要素から構成されています：内側のEccB5、外側のEccB5、EccC5、内側のEccD5、外側のEccD5、EccE5、MycP5。[ 7 ]これらの構成要素が2.32 MDaの複合体を形成します。この複合体は、165個の膜貫通ヘリックスによって内膜に結合しています。[ 7 ]膜は二量体の三量体で構成されています。二量体は、MycP5、EccB5、EccC5、EccE5の1つのコピーと、EccD5の2つのコピーで構成されています。[ 7 ] MycP5構造は複合体を安定化させるものです。MycP5複合体がなければ、EccB5のコピーは安定した三角形の骨格を形成できません。[ 7 ]膜内でEccD5は脂質で満たされたと思われる樽を作ります。[ 7 ] EccCは、VII型分泌システムを持つすべての種に存在するT7SSの唯一の構成要素です。

メカニズム

VII型分泌システムの中核機構は内膜にあります。この中核機構が組み立てられると、VII型分泌システムはATPアーゼを用いてαヘリックスタンパク質残基を輸出します。VII型分泌システムは、ESX-1分泌タンパク質システムのタンパク質を使用します。[ 8 ] T7SSは、他の分泌システムと比較して独自のタンパク質を使用します。[ 8 ]

種の分布

分泌システムはグラム陽性細菌と結核菌によく見られます。グラム陰性細菌にはT7SSと呼ばれるシステムもあります。[ 4 ]

グラム陰性細菌では、タイプVIIのような分泌システムが観察されています。これはシャペロン-アッシャー線毛として知られています。このシステムは、グラム陰性細菌の定着、バイオフィルムの形成を助け、それを利用する細菌の病原性を高めます。これらのシステムは、線毛アッシャータンパク質（グラム陰性細菌の線毛形成に不可欠）、シャペロンタンパク質、および線毛の構成要素の遺伝子が同時に見つかった場合に観察されます。[ 9 ]

しかし、タイプVII分泌システムは、フィルミクテス綱と放線菌、特に結核菌で初めて観察されました。[ 10 ] [ 11 ]タイプVII分泌システムは、フィルミクテス綱（胞子形成細菌）における細菌間競争、栄養素獲得、および毒性において重要な役割を果たしています。[ 10 ]このタイプの分泌システムは、連鎖球菌属の毒性と細胞毒性においても役割を果たしていることが観察されています。[ 12 ]

このシステムは、様々な種で機能するために異なるタンパク質を使用します。このシステムは自己変化し、それぞれの新しい種の中で変異体を生成します。これらのシステム変異体は、EssC-C末端およびその他の関連エフェクターに基づいて識別されます。変異体は以下の種で観察されています：B群連鎖球菌と黄色ブドウ球菌で4つの変異体、リステリア・モノサイトゲネスで7つの変異体。[ 10 ]このタイプの分泌システムは、進行するための重要な細胞機能経路も提供します。結核菌は透過不可能な細胞膜を持っていますが、T7SSは基質を通過させるため、タイプVII分泌システム（ESXとしても知られる）は結核菌の増殖と毒性に不可欠です。[ 3 ]

毒性における役割

T7SSは結核菌の毒性において役割を果たしています。T7SSをコードするRD1遺伝子座と呼ばれる遺伝子の破壊は、分泌装置の機能喪失をもたらします。[ 13 ] ESX-1輸送に必要な遺伝子は、RD1遺伝子座の外側にも見つかっています。[ 14 ]これは、タンパク質輸送には複数の遺伝子が必要であり、これらの遺伝子の破壊は分泌システムの機能喪失をもたらすことを意味します。[ 14 ] ESX-1システムは溶解効果を引き起こすポリペプチドを分泌しますが、具体的なポリペプチドは不明です。拡張RD1（extRD1）領域は、結核菌において膜溶解活性を発現します。extRD1遺伝子は溶血活性に必要です。[ 15 ] ESX-1システムの遺伝子変異は分泌活性の喪失をもたらします。感染モデルでは、これは毒性の喪失につながります。[ 14 ]

参考文献

  1. ^ Spencer BL, Doran KS (2022年7月). 「グラム陽性細菌のVII型分泌システムに関する理解の進展」 . PLOS Pathogens . 18 (7) e1010680. doi : 10.1371/journal.ppat.1010680 . PMC  9333272. PMID  35901012 .
  2. ^ a b c Houben EN, Korotkov KV, Bitter W (2014年8月). 「Take five - MycobacteriaのタイプVII分泌システム」 . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research . 細菌におけるタンパク質輸送と分泌. 1843 (8): 1707– 1716. doi : 10.1016/j.bbamcr.2013.11.003 . hdl : 1871.1/bc38e6ee-8e26-46a7-aea4-464c996bdc5b . PMID 24263244 . 
  3. ^ a b Beckham KS, Ciccarelli L, Bunduc CM, Mertens HD, Ummels R, Lugmayr W, et al. (2017年4月). 「単粒子解析による結核菌ESX-5型VII分泌系膜複合体の構造」 . Nature Microbiology . 2 (6): 17047. doi : 10.1038/nmicrobiol.2017.47 . hdl : 1871.1 / 350ffd47-20da-4c24-8b09-ce4ce2872e69 . PMID 28394313. S2CID 10602253 .  
  4. ^ a b Famelis N, Rivera-Calzada A, Degliesposti G, Wingender M, Mietrach N, Skehel JM, 他 (2019年12月). 「結核菌VII型分泌システムの構造」 . Nature . 576 (7786): 321– 325. Bibcode : 2019Natur.576..321F . doi : 10.1038/ s41586-019-1633-1 . PMC 6914368. PMID 31597161 .  
  5. ^ Famelis N, Rivera-Calzada A, Degliesposti G, Wingender M, Mietrach N, Skehel JM, 他 (2019年12月). 「結核菌VII型分泌システムの構造」 . Nature . 576 (7786): 321– 325. Bibcode : 2019Natur.576..321F . doi : 10.1038/ s41586-019-1633-1 . PMC 6914368. PMID 31597161 .  
  6. ^ 「VII型分泌システムの構造が明らかに」 www.cssb-hamburg.de 2022年10月22日閲覧。
  7. ^ a b c d e f Bunduc CM, Fahrenkamp D, Wald J, Ummels R, Bitter W, Houben EN, Marlovits TC (2021年5月). 「結核菌VII型分泌システムの構造とダイナミクス」 . Nature . 593 (7859): 445– 448. Bibcode : 2021Natur.593..445B . doi : 10.1038/s41586-021-03517- z . PMC 8131196. PMID 33981042 .  
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  10. ^ a b c Spencer BL, Doran KS (2022年7月). 「グラム陽性細菌のVII型分泌システムに関する理解の進展」 . PLOS Pathogens . 18 (7) e1010680. doi : 10.1371/journal.ppat.1010680 . PMC 9333272. PMID 35901012 .  
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  15. ^ Tran HR, Grebenc DW, Klein TA, Whitney JC (2021年3月). 「細菌VII型分泌：宿主-微生物間および微生物-微生物間相互作用における重要な役割」 . Molecular Microbiology . 115 (3): 478– 489. doi : 10.1111/mmi.14680 . PMID 33410158. S2CID 230817692 .  
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