環状di-GMP結合アダプタータンパク質は走化性メチルトランスフェラーゼと相互作用して鞭毛モーターの回転方向の切り替えを調節する

Sci. Signal. 18 Oct 2016:
Vol. 9, Issue 450, pp. ra102
DOI: 10.1126/scisignal.aaf7584

Linghui Xu^1,2,*, Lingyi Xin^1,*, Yukai Zeng³, Joey Kuok Hoong Yam^4,5, Yichen Ding^4,5, Prabhadevi Venkataramani¹, Qing Wei Cheang¹, Xiaobei Yang², Xuhua Tang⁶, Lian-Hui Zhang⁷, Keng-Hwee Chiam³,Liang Yang^1,4,†, and Zhao-Xun Liang^1,†

¹ School of Biological Sciences, Nanyang Technological University, 60 Nanyang Drive, Singapore 637551, Singapore.
² Guangdong Innovative and Entrepreneurial Research Team of Sociomicrobiology Basic Science and Frontier Technology, Integrative Microbiology Research Centre, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China.
³ Bioinformatics Institute, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), 30 Biopolis Street, #07-01, Singapore 138671, Singapore.
⁴ Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering, Nanyang Technological University, 60 Nanyang Drive, Singapore 637551, Singapore.
⁵ Interdisciplinary Graduate School, Nanyang Technological University, Singapore 637551, Singapore.
⁶ Institute of Molecular and Cell Biology, A*STAR, 61 Biopolis Drive, Singapore 138673, Singapore.
⁷ Integrative Microbiology Research Centre, Guangdong Province Key Laboratory of Microbial Signals and Disease Control, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China.

† Corresponding author. Email: zxliang@ntu.edu.sg (Z.-X.L.); yangliang@ntu.edu.sg (L.Y.)

* These authors contributed equally to this work.

要約

細菌性メッセンジャーである環状ジグアニル酸一リン酸（c-di-GMP）は、さまざまなエフェクターと結合するが、とくに多くみられるエフェクターはPilZ単一ドメインタンパク質である。これらc-di-GMPエフェクターは、多様な細胞機能と多細胞挙動を転写レベルまたは翻訳後レベルで調節する。われわれは、日和見感染菌である緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）由来のPilZ単一ドメインタンパク質MapZ（メチルトランスフェラーゼ結合PilZ、以前はPA4608として知られていた）が、メチルトランスフェラーゼCheR1と直接的に相互作用すること、およびその相互作用がc-di-GMPによって促進されることを見出した。in vitroアッセイでは、c-di-GMP存在下において、CheR1が化学受容体PctAをメチル化するのをMapZが阻害することが示された。このことで、化学誘引物質との親和性が高まり、走化性が促進されることが予想される。MapZは緑膿菌細胞の両極に局在したが、そこには鞭毛モーターや、PctA、CheR1などの他の走化性タンパク質も局在している。緑膿菌細胞は、均一な溶液中では鞭毛の回転方向を頻繁に切り替えることによってランダムウォークの挙動をみせる。われわれは、c-di-GMPがMapZに結合することで鞭毛モーターの回転方向の切り替え頻度が低下することと、緑膿菌集団の特徴である不均一な運動性を生じさせ、バイオフィルム形成中に表面を効率よく接着させるにはMapZが不可欠であることを示した。まとめると、c-di-GMPは、PilZ単一ドメインアダプタータンパク質を通じて化学受容体のメチル化を調節することによって、鞭毛モーターの出力に影響している。

Citation: L. Xu, L. Xin, Y. Zeng, J. K. H. Yam, Y. Ding, P. Venkataramani, Q. W. Cheang, X. Yang, X. Tang, L.-H. Zhang, K.-H. Chiam, L. Yang, Z.-X. Liang, A cyclic di-GMP-binding adaptor protein interacts with a chemotaxis methyltransferase to control flagellar motor switching. Sci. Signal. 9, ra102 (2016).