微生物学：チューブリン様タンパク質CetZは古細菌の細胞形態を制御する
Nature 519, 7543 doi: 10.1038/nature13983
チューブリンは真核生物の細胞骨格の主要な構成要素で、細胞の形態、構造および動態を制御している。だが、その細菌ホモログであるFtsZは、細胞分裂過程で細胞をくびって細胞質分裂を起こす環状構造を形成する。チューブリンとFtsZがこのような異なる役割を持つように進化した仕組みは分かっていない。生命の3ドメインの1つであるアーキアはユーカリアおよびバクテリアと特性を共有するので、こうした進化の仕組みについてはアーキアでの研究から手掛かりが得られる可能性がある。今回我々は、チューブリンやFtsZに近縁のまた別のファミリーに属する、CetZと命名したタンパク質群の構造と機能について報告する。CetZは多くの古細菌でFtsZと共存している。CetZのX線結晶構造から、FtsZ/チューブリン・スーパーファミリーに見られる折りたたみ構造が明らかになり、結晶形の1つにはプロトフィラメントからなる複数のシートが含まれていて、構造的な役割を果たしていることが示唆された。しかし、高度好塩性古細菌であるHaloferax volcaniiでのCetZタンパク質の不活性化は、細胞分裂に影響を与えなかったが、CetZ1は異例な皿状の形の細胞が、正常な遊泳運動に必須の棒状の細胞種に分化するのに必要だった。in vivoでは、CetZ1は動的な細胞骨格構造を形成し、これはCetZ1が細胞外被のリモデリングと棒状の形態形成を誘導できることと関係している。CetZ2は、H. volcaniiの細胞形態の制御にも関与していた。我々の知見は、FtsZ/チューブリン・スーパーファミリーは、既知の役割に加えて、古細菌の細胞形態の動態にも関わっていることを示している。この結果は細胞骨格の役割が真核細胞の進化に先立って生じた可能性を示唆しており、また微生物の棒状の形態の主要な機能は遊泳の促進であるという仮説を裏付けている。
