リン酸化された偽キナーゼ複合体がマイコバクテリアにおける細胞壁合成を制御する

Sci. Signal., 24 January 2012
Vol. 5, Issue 208, p. ra7
[DOI: 10.1126/scisignal.2002525]

Christine L. Gee^1*, Kadamba G. Papavinasasundaram^2*, Sloane R. Blair¹, Christina E. Baer¹, Arnold M. Falick³, David S. King³, Jennifer E. Griffin², Harene Venghatakrishnan², Andrew Zukauskas², Jun-Rong Wei⁴, Rakesh K. Dhiman⁵, Dean C. Crick⁵, Eric J. Rubin⁴, Christopher M. Sassetti^2,6†, and Tom Alber^1†

¹ Department of Moleculsar and Cell Biology, QB3 Institute, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720-3220, USA.
² Department of Microbiology and Physiological Systems, University of Massachusetts Medical School, 55 Lake Avenue North, Worcester, MA 01655, USA.
³ Howard Hughes Medical Institute Mass Spectrometry Laboratory, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720-3202, USA.
⁴ Department of Immunology and Infectious Diseases, Harvard School of Public Health, Boston, MA 02115, USA.
⁵ Colorado State University Mycobacteria Research Laboratories, Department of Microbiology, Immunology and Pathology, 1682 Campus Delivery, Fort Collins, CO 80523, USA.
⁶ Howard Hughes Medical Institute, University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA 01655, USA.

^* These authors contributed equally to this work.

† To whom correspondence should be addressed. E-mail: christopher.sassetti@umassmed.edu (C.M.S.); tom@ucxray.berkeley.edu (T.A.)

要約：原核細胞の細胞壁の生合成は、細胞の増殖および分裂と連動しているが、この動的な過程を調節する機構はよくわかっていない。本稿でわれわれは、結核菌（Mycobacterium tuberculosis）においてペプチドグリカン（PG）生合成を制御するリン酸化依存的調節複合体について報告する。われわれは、PG応答性Ser-Thrプロテインキナーゼ（STPK）であるPknBがPG生合成に必須のタンパク質であるMviNのキナーゼ様ドメインをリン酸化することによって複合体の集合を開始させることを見いだした。このドメインは、構造的には活性のあるキナーゼのドメインからは逸脱しており、リン酸転移を媒介することはなかった。偽キナーゼドメインのトレオニンのリン酸化は、フォークヘッド関連（forkhead-associated; FHA）ドメインを介してFhaAタンパク質を動員した。このリン酸化された偽キナーゼ‐FHAドメイン複合体の結晶構造から、FHAドメイン認識の基盤が明らかになり、そこにはリン酸化トレオニンからは離れたところでの予想外の接触が含まれていた。マイコバクテリアにおいてこれらのタンパク質をある条件下で分解することによって、MviNが増殖とPG生合成にとって必須であり、FhaAが細胞の極と隔壁でこれらの過程を調節することが明らかになった。この空間的に局在化しているPG調節複合体を制御することは、PknBに起因するいくつかの細胞内の役割のうちの1つにすぎないことから、複数の過程にまたがるシグナル伝達を連動させる能力は、真核生物と原核生物のSTPKネットワーク間で保存されている重要な特性であると考えられる。

C. L. Gee, K. G. Papavinasasundaram, S. R. Blair, C. E. Baer, A. M. Falick, D. S. King, J. E. Griffin, H. Venghatakrishnan, A. Zukauskas, J.-R. Wei, R. K. Dhiman, D. C. Crick, E. J. Rubin, C. M. Sassetti, T. Alber, A Phosphorylated Pseudokinase Complex Controls Cell Wall Synthesis in Mycobacteria. Sci. Signal. 5, ra7 (2012).