構造生物学：ポリペプチドのプロセシングと分泌を行う輸送体の結晶構造

細菌はタンパク質やペプチドを分泌することで情報交換を行ったり、競争相手を排除するために毒素を放出したり、宿主細胞を操作したりする。さまざまなタンパク質輸送装置のうちで、PCAT（peptidase-containing ATP-binding cassette transporter）は極めて単純な構造であることが関心を集めている。PCATはそれぞれ、分泌シグナルを基質から切り取るペプチダーゼドメインを2つと、輸送経路を形成する膜貫通ドメインを2つ、それにATPを加水分解するヌクレオチド結合ドメインを2つ持つ。グラム陽性菌では、PCATは成熟化に関わるプロテアーゼとしての機能と、クオラムセンシングに関わるポリペプチドや抗菌ポリペプチドの排出体としての機能の両方を果たしている。グラム陰性菌では、PCATは他の2つの膜タンパク質と相互作用して、I型分泌系を形成している。今回我々は、クロストリジウム属の細菌Clostridium thermocellumに由来するPCAT1の2種類のコンホメーションについて結晶構造を示す。これらの構造に生化学的データを加え、輸送経路はαヘリックスからなる大型のバレルであって、折りたたまれた小型のタンパク質を収容するのに十分な大きさであることが示された。ATPが結合することで膜を貫通する経路への入り口が入れ替わり、プロテアーゼ活性も調節され、それによって基質のプロセシングと輸送とが連動している。

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