微生物学：超分子集合体は細菌の外膜タンパク質の代謝回転を支えている
Nature 523, 7560 doi: 10.1038/nature14461
グラム陰性菌は広範な生態学的ニッチに生息している。大腸菌（Escherichia coli）の場合、これには川の水の他、ヒトや動物の体も含まれ、こうした体内では共生菌としても病原菌としても存在し得る。細菌は、複雑な調節機構により、βバレル型の外膜タンパク質（OMP）を適正に補完することで、特定の生息環境に適応している。しかし、外膜でOMPが置換される機構は解明されておらず、この問題はエネルギー源がないこと、OMPの安定性の高さや量の多さにより、さらに複雑になっている。今回我々は、大腸菌でOMPの代謝回転を支える過程を明らかにし、この過程は天然の状態では受動的で二元性であることを示す。つまり、古いOMPが成長中の細胞の両極に移動させられ、その場所を新しいOMPが置換するのである。OMP特異的なプローブとして蛍光コリシンを用い、in vivoおよびin vitroでのアンサンブルおよび単一分子の蛍光顕微鏡法と組み合わせるとともに、分子動力学的シミュレーションを行うことで、我々はOMPの二元性の分配機構を明らかにした。OMPは密集して直径約0.5 μmの島を形成した。このような島ではOMPの拡散は他のOMPとの無差別な相互作用により制限されている。OMP島は細胞全体に分布しており、外膜へのOMPの挿入を触媒するBam複合体を含んでいた。しかし、OMPの生合成には、細胞の中央で最も高く、細胞の極ではほとんど見られないという勾配が見られた。その累積効果により古いOMP島が成長中の細胞の極に向かって押しやられ、細胞分裂の際には二極分布となる。従って、グラム陰性菌の外膜は空間的および時間的に組織化された構造で、このような組織化はOMPが膜で代謝回転する仕組みの中心となっている。
