Short Review マイコプラズマの滑走運動 新たな生体運動メカニズム 宮田真人 バ ク テ リア の1グ ル ー プ で あ る マ イ コ プ ラ ズ マ は,片 方 の 極 に形 成 さ れ る 膜 突 起 で ガ ラス な ど の 固形 物 の表 面 に貼 り付 き,そ の まま 一 方 向 に動 く “ 滑 走 運 動 ”を行 な う. Mycoplasma の 場 合,そ の 速 度 は2∼4.5μm/s(毎 秒,細 胞 長 の 約3∼7倍 mobile も移 動 す る)に も達 す る が,そ の 滑 走 運 動 は,こ れ ま で に 調 べ られ た ど ん な 生 体 運 動 の分 子 メ カ ニ ズ ム に も あ て は ま らな い,筆 者 らの 近 年 の 研 究 に よ り,こ の メ カニ ズ ム の全 体像 が お ぼ ろ げ な が ら明 らか に な っ て き た,そ Database Center for Life Science Online Service こ には,大 きさ も 構 造 も 既 知 の も の と は ま っ た く異 な る蛋 白質 が3つ バ クテ リア 巨大蛋 白質ATP細 胞運動 存 在 して い たの で あ る. メカニ カル サイ クル は じめ に もっ と も小 さな ゲ ノム を もつ 生 物 と して 知 られ るマ イ Ⅰ.マイ コプ ラズ マの滑 走 運動 コ プ ラズ マ は,培 養細 胞 に混 入 す る微 生 物 と して も よ く 知 られ て い る.あ る い は,マ イコプラズマ性肺 炎にかか マ イ コ プ ラ ズ マ は グ ラ ム 陽 性 菌 の1グ ル ー プ で,ボ ツ っ て辛 い 思 い を した経 験 の あ る 人 も い る か も しれ な い. リ ヌ ス毒 素 や 破 傷 風 な どで 知 ら れ る ク ロ ス トリ ジ ウ ム 人 類 に と っ て あ ま り好 ま し くな い マ イ コプ ラ ズ マ の 寄 生 や,枯 性 は,抗 原 性 変 化 と接 着 能,そ して,こ 草 菌 な ど と比 較 的 近 縁 で あ る.マ イコ プ ラ ズマ は こ で話 題 に す る 滑 走 運 動 に よ っ て 成 り立 って い る1).実 は,マ ズマ の 一 部 の 種 に運 動 性 の あ る こ と は,マ イコプ ラ イ コ プ ラ ズマ 研 究 者 の あ い だ で もあ ま り知 られ て い な い.そ れ は,こ の 世で も っ と も遺 伝 情 報 の 少 な い 単 純 な 生 物 に,自 己 複 製 と は直 接 に 関係 の な い 活 性 が あ る こ とが 受 け入 れ に く い た め な の か も しれ な い.し か し,そ の疑 念 はマ イ コ プ ラ ズ マ の 一 種 Mycoplasma mobile を顕 微 鏡 下 に ひ とめ 見 た 瞬 間 に 払 拭 さ れ る(筆 者 ら のWebペ ー ジ, http : //www. geocities.co.j p/Technopolis/1721/myco.htm い).視 野 一 杯 に,ス ム ー ズ に,と 回 る マ イ コ プ ラ ズ マ は,な を参照 され た ぎ れ る こ と な く動 き ん と も楽 し そ う で ど ん な に 見 図1マ て い て も飽 き る こ と は な い2)(図1). イ コ プ ラ ズ マM.mobiｌeの 3秒 間 の 軌 跡.ビ 滑走 運動 デ オ 撮 影 か ら0,133秒 そ れ ぞ れ に 異 な る色 を つ け て 重 ね た.最 間 隔 の 像 を 抽 出 し, 後 の像 が 赤.ス ケ ー ル バ ー:10μm. Makoto Miyata, さ きが け 大阪市立大学大学院理学研究科 生物 地球系 惇攻細胞生物学研究室/科 学技術振 興機構 戦略的創造研究推進 事業 E-mail : miyata(sci.osaka-cu.ac.jp Gliding motility of mycoplasmas, http://www.geocities.co.jp/Technopolis/1721/myco.htm a novel mechanism of biological motility 蛋 白質 核 酸 酵 素Voｌ.50No.3(2005) 239 細 胞 壁 を も た な い が,滑 走 を行 な う種 は細 胞 の 片 方 の 極 に 膜 突 起 を 形 成 す る.膜 突 起 に は 宿 主 細 胞 へ の結 合 を担 う接 着 蛋 白 質 が 集 中 し て お り,細 に 貼 り付 き,突 で,5つ 胞 は こ の部 分 で 固 形 物 起 先 端 方 向 に 向 か っ て 移 動 す る.こ れ ま の種 の マ イ コ プ ラ ズ マ に 運 動 性 が 報 告 さ れ て い る3). マ イ コ プ ラ ズ マ の 滑 走 運 動 は,既 知 の 細 胞 運 動 メ カニ ズ ム の ど れ か と 共 通 の 現 象 な の だ ろ う か?運 テ リ ア の 多 く は,細 動性 バ ク 胞 表 面 に 生 え た べ ん 毛(真 核 生 物 の 鞭 毛 と は ま っ た く 別 の も の)を ス ク リ ュ ー の よ う に 回 転 さ せ て 泳 ぐ.こ こ に は,べ ん 毛 を 自 己 の細 胞 表 面 に貼 り 付 け た ま ま 回 転 さ せ る ス ピ ロ ヘ ー タ も 含 ま れ る,し し,マ イ コ プ ラ ズ マ は 固 形 物 表 面 に 貼 り付 い て い る と き し か 運 動 し な い.ま Database Center for Life Science Online Service か た,滑 走 が 認 め られ て い る マ イ コ プ ラズ マ の す べ て の 種 で全 ゲ ノ ム 配 列 が 明 らか に な って い る が,そ こ に は べ ん 毛 の 遺 伝 子 は 存 在 し な い4). で は,そ 図2バ れ 以 外 の バ ク テ リ ア の 運 動 と の 関係 は ど う だ ろ う か?い ろ い ろ な バ ク テ リ ア が 固 形 物 に 貼 り付 い て 動 く こ と は 古 く か ら 知 ら れ て お り,そ と し て ひ と く く り に さ れ て き た5).と に な っ て,こ ク テ リアの いろ いろな滑 走運 動 メカ ニズ ム (a)線 毛 に よ る もの.(b)多 き に よ る もの,(d)は 糖 噴 出に よ るも の.(c)表 面構造の動 マ イ コ プラ ズマ の 滑走 運動. れ ら は “滑 走 運 動 ” こ ろ が2000年 れ ら は 実 際 に は 以 下 に あ げ る3つ 代 の メ カニ ま た,ア メ ー バ 運 動 な ど で は 細 胞 骨 格 蛋 白 質 の 重 合-脱 重 合 が 積 極 的 に 働 い て い る こ と が 知 ら れ て い る.こ れ ま ズ ム に 分 類 さ れ る こ と が 明 ら か に な っ て き た(図2).① で ゲ ノ ム 構 造 が 決 定 さ れ た バ ク テ リ ア の ほ と ん ど に は, 伸 び た り縮 ん だ りす る 線 毛 に 依 存 す る も の(図2a).緑 チ ュ ー ブ リ ン ホ モ ロ グ と し てFtsZ,ア 膿 菌,淋 た細 胞 性 粘 菌 と し てMreBやMblな 本 名 で は滑 走 も速 く滑 走 す る M. 菌,一 部 の シ ア ノ バ ク テ リ ア,ま と 酷 似 し た 生 活 環 を も つMyxobacteria(日 細 菌 と い う)のsocialmotilityな ど が こ れ に あ た る5).② 細 胞 の片 方 の 極 か ら多 糖 を噴 出 して生 じ る水 和 時 の 反発 力 で 動 く も の(図2b).一 部 の シ ア ノ バ ク テ リ ア や, ど が み つ か っ て い る が,も mobile っ と の ゲ ノ ム に は そ の どち ら も存 在 して い な い4).こ れ ら の こ と は,マ 運 動 の分 子 メ カ ニ ズ ムが,こ イ コプラズマ滑 走 れ まで 調 べ られ て きた ど ん な細 胞 運 動 と も異 な る こ とを示 唆 して い る.マ イ コプラ どが これ に あ ズ マ と ご く近 縁 の ス パ イ ロ プ ラ ズ マ と い う グ ル ー プ は, 外 膜 か,あ る い は そ の 外 側 に 形 成 さ れ た 多 糖 らせ ん形 の細 胞 を くね らせ て高 粘 度 の 水 溶 液 中 を 泳 ぐ. Myxobacteriaのadventurousmotilityな た る6).③ クチ ンホ モ ログ の 層 が 細 胞 表 面 を ベ ル ト状 に 流 れ て 動 き を つ く る も の これ も上 述 の ど れ に もあ て は ま ら ない が,泳 (図2c).Flavobacteriaな ど が こ れ に あ た る5).マ イコ とか らマ イ コ プ ラ ズ マ の 滑 走 運 動 とは 区 別 され る.こ の プ ラ ズ マ の 滑 走 運 動 は,以 下 の 理 由 か ら,こ れ らとはま 場 合 は,ら せ ん を形 成 し て い る細 胞 骨 格 様 蛋 白質 の協 同 メ カ ニ ズ ム に よ る もの と考 え ら れ 的 な 構 造 変化 に よ っ て 動 きが 生 じる も の と考 え られ て い っ た く 異 な る 第4の る.つ ま り,① これ らの運 動 に必 須 な遺 伝子 が マ イ コ プ ラ ズ マ ゲ ノ ム に は 存 在 し な い4),② 胞 に 極 性 が な い う え,運 Ⅱ.M.mobileの 滑 走 蛋 白質 これ らの バ クテ リア は 細 1984年 に 淡 水 魚 の え ら病 変 か ら単 離 さ れ た M. mobile 動 中 に 方 向 の 反 転 が 起 こ る5). 真 核 生 物 の 細 胞 運 動 の ほ と ん ど は,ミ オ シ ンや キ ネ シ ン な ど “狭 義 の ”モ ー タ ー 蛋 白 質 に 依 存 し て い る.マ イ コ プ ラ ズ マ ゲ ノ ム に は こ れ ら の ホ モ ロ グ も存 在 し な い. 240 る7}. これ らの 運 動 を行 な う バ ク テ リ ア は す べ て グ ラ ム 陰 性 菌 で,マ イ コ プ ラ ズ マ と は 系 統 的 に 離 れ て い る1),③ ぎで あ る こ 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.50No.3(2005) は,以 下 に あ げ る よ うに 滑 走 運 動 の研 究 材 料 と して きわ だ っ た 利 点 を も っ て い る.①2∼4.5μm/sと 度 で 滑 走 す る.② い う速 い 速 滑 走 運 動 は 培 養 状 態 に ほ と ん ど依 存 せ ず 生 き て い る か ぎ り動 き続 け る.③ 生 育 温 度 が25℃ で あ る た め 室 温 で 運 動 の 解 析 が で き る3,8). 筆 者 ら は,2つ の 方 法 で こ の M. の滑 走 運 動 に mobile 直 接 か か わ る 蛋 白 質 を 同 定 し た,ひ と つ は,滑 走 ので き な い 変 異 株 を 作 製 し 変 異 の 入 っ た 蛋 白 質 を 探 す 方 法 で, も う ひ と つ は,滑 走 運 動 を特 異 的 に 阻 害 す る モ ノ ク ロー ナ ル 抗 体 を作 製 しそ の 標 的 蛋 白 質 を 探 す 方 法 で あ る9∼11).こ れ ら の 探 索 の 結 果,そ つ の 蛋 白 質 が 同 定 さ れ た.そ に コ ー ド さ れ て お り,分 れ ぞ れ の 方 法 で 同 じ2 れ ら は ゲ ノ ム上 に タ ンデ ム Database Center for Life Science Online Service gli129遺 伝 子,gli349遺 か し,抗Gli349抗 体 は滑 走 してい る もっ て い る の だ ろ う か?別 Gli521抗 あ る理 由 は,① 体 は マ イ コ プ ラ ズ マ を ガ ラス 上 で 停止 させ る 効 稿 中).こ ン リ ー デ ィ ン グ フ レ ー ム(ORF)か 123Kの り2つ 蛋 白 質Gli123を るいはほかの 蛋 伝 え る役 割 を担 っ て い る こ と を 示 す.Gli349とGli521の のORFの 遺 伝 子 は,4つ 々 の ペ プ チ ドと して 合 成 さ M. mobile の 滑 走 蛋 白 質 が1本 の ペ プ チ ドで 滑 走 蛋 白 質 が 機 能 す る と き激 し く動 く た め 共 有 結 合 で 各 ドメ イ ン を つ な ぎ とめ て お く必 要 が あ れ ら の こ と は,Gli349 力 の 発 生,あ 白 質 で 発 生 し た 力 をGli349に 成 し て い る.残 伝 子 の*で 示 した 位 置 れ た 蛋 白質 が,一 対 一 で 結 合 して 機 能 して い る例 は ま れ で は な い. が ガ ラ ス 結 合 を,Gli521が 伝 子,gli521遺 にナ ンセ ン ス 変 異 が み つ か った.そ れ ぞ れ の 変 異株 で は,変 異 の マ イ コ プ ラ ズ マ を ガ ラ ス か ら は が す 効 果 を 示 し11),抗 果 を 示 し た(筆 者 ら:投 のガラ お い て,そ れ ぞ れ, 命 名 さ れ た(図3). ど ち らの 蛋 白 質 の 欠 失 株 も ガ ラ ス に 結 合 で きな い た め 滑 走 で き な い.し ス結 合 が で きな い 変 異株m12,m13,m9に 入 って い な い蛋 白 質 は発 現 して い る ． 子 量 は そ れ ぞ れ349Kと521K と 予 測 さ れ,Gli349とGli521と 図3Ｍ.mｏbiｌeの 滑 走 蛋 白 質 を コ ー ドす る 遺 伝 子 4つ の 遺 伝子 が オ ペ ロ ン を形 成 して い る と考 え られる,3つ の オー プ る,② ひ と つ づ き の ペ プ チ ド と して 合 成 す る こ と で 会 合体 を形 成 す る 手 間 を 省 い て い る,な どが 可 能性 と して あ げ られ る だ ろ う. らな る オ ペ ロ ン を構 う ち,ひ とつ は分 子 量 コ ー ド し て お り,接 Ⅲ.マ イコプラズマの滑走装置 着 も滑 走 も で き な い 変 異 株 の ひ とつ で こ の 蛋 白 質 が 欠 失 し て い る こ 1.滑 走 装置 の構 造 と か ら,こ の 蛋 白 質 も滑 走 運 動 に な ん ら か の 役 割 を 果 た し て い る も の と 思 わ れ る(筆 者 ら:投 稿 中). 滑 走 す る マ イ コ プ ラ ズ マ 種 の ゲ ノ ム で これ らの オ ル ソ ロ グ を 探 す と,ご の の,そ く近 縁 の M. pulmonis れ 以 外 の3種 に はみ つ か る も に は み つ か ら な い4.11).こ 種 の あ い だ の 系 統 的 距 離 は 近 く, M. mobile pulmonis と は 遠 い こ と か ら,2つ の 滑 走 装 置 は,細 胞 上 の ど こ に どん な形 で M. mobile れ ら3 お よび M. の マ イコ プラズマ滑走 存 在 して い る の だ ろ うか?筆 者 ら は,免 疫 蛍光 顕微 鏡 法 を 用 い て 滑 走 蛋 白 質 そ れ ぞ れ の 局 在 を 調 べ た9.11).そ の結 果,3つ の 滑 走 蛋 白 質 す べ て がneckと 命 名 した 膜 突起 基 部 に局 在 して い る こ とが 明 らか に な っ た(図4). さ らに,免 疫 電 子 顕 微 鏡 法 で 詳 細 に 観 察 す る と,滑 走 蛋 運 動 メ カ ニ ズ ム が 存 在 す る と考 え られ な く も な い4).し 白 質 はneck全 か し筆 者 自 身 は,ア と に,滑 走 とは 直接 に 関 係 の な い,抗 原 多 様 性 の た め の 一 群 の 表 面 蛋 白 質 で あ るMvspは ,neckを 避 ける よ う ミノ酸 配 列 か ら は検 出 しに くい 構 造 上 の 類 似 が, M. mobile の 滑 走 蛋 白 質 と3種 の マ イ コ プ 周 に帯 状 に 局 在 し て い た11).興 味 深 い こ ラ ズ マ の 未 同 定滑 走 蛋 白 質 の あ い だ に認 め られ る もの と に して,そ れ よ り前,後,あ 予 想 して い る.な ぜ な ら,ま っ た く別 の メ カニ ズ ムで あ のパ ター ンで 局 在 し て い た9). る に して は滑 走運 動 の 特 徴 が 似 か よ りす ぎて い る か らで あ る.い ま の と こ ろ, M. mobile で 同 定 した 滑 走 蛋 白 質 筆 者 らは,滑 mobile る い は 前 と後,の いずれか 走 装 置 を 可 視 化 す る た め に滑 走 中 のM を 瞬 間 凍 結 し,フ リー ズ フ ラクチ ャー法 を用 い の ア ミノ酸 配 列 か ら,そ の機 能 を 類 推 す る こ とは で き て て 電 子 顕 微 鏡 で 観 察 し た12).そ い な い.意 味 の あ りそ う な モ チ ー フ も,ほ か の 蛋 白質 と 直 径 約4nmの の 配 列類 似 性 も,明 らか な く り返 し配 列 も,コ イ ル ドコ 突 き 出 し,先 端 で ガ ラ ズ に 接 し て い る よ うす が 観 察 さ れ イル な どの 特 徴 も,い ず れ も存 在 し な い か らで あ る. た(図5).以 前 か ら,ネ ガ テ ィブ 染 色 法 を 用 い た 電 子 顕 微 鏡 観 察 で, M. mobile 以外 の滑 走す るマ イコプ ラズマ なぜ M. mobile の 滑 走 蛋 白 質 は 非 常 に大 きな 分 子 量 を の 結 果,長 ス パ イ ク 構 造 がneck部 さ 約50nm, 分 の細 胞膜 か ら 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.50No3(2005) 241 Database Center for Life Science Online Service 図4解 、mobileの 表面構 造 (a)そ れぞ れ の 蛋 白質 に対 す る 抗体 で細 胞 表 面 を 染 色 した もの.K,I,N&Oは,そ で あ るMvspK.Mvspl,MvspNとMvspO(抗 れ ぞ れ 細胞 表 面 に局 在 して 抗 原 性 変 化 を 担 う蛋 白質 体 は2つ の 蛋 白 質 に 共 通 の 構 造 を認 識 して い る)の 抗 体 によ る 染 色.poIyは,モ ノクロー ナル 抗 体 作製 の た め 免 疫細 胞 を取 得 したマ ウ ス由 来 の ポ リク ロー ナ ル 抗体 で染 色 した も の ．ス ケ ー ルバ ー:1μm. (b)模 式 図.neckと 名 づ けた 部 分 が滑 走 運 動 に特 化 して お り.3つ の 滑走 蛋 白質,Gli123,Gli349,Gli521の い ず れ もが この 部 分 に局 在 し て いる.抗 原 性 変 化 を 担 う蛋 白質 は,細 胞 表面 上 で別 の 位 置 に局 在 して い る. 図5急 速 フ リー ズ フ ラ ク チ ャ ー 法 で 観 察 し たM.mobileの スパ イ ク構 造(ス テ レ オ 図) ガ ラス 上 を滑 走 す るM.mobileを 瞬間 的 に凍 結 した の ち,割 断 とエ ッチ ング を 行な った,割 断 に よ り,上 側 の 細胞 膜,細 胞質,下 側の 細 胞 膜 の 内葉 が取 り除 か れ て い る.*は 運 動 の 方 向 を 示 す,neck 周辺 の 膜 か ら長 さ 約50nmの スパイクが 突 き 出 し,先 端 で ガ ラ ス 表 面 に 接 し て い る よ うす が わ か る,ス 100nm. 242 蛋 白質 核酸 酵 素Vol．50No.3(2005) ケ ー ル バ ー: 種 の 膜 突 起 部 表 面 に は,napと よ ば れ る10nlnほ け ば だ っ た 構 造 が み ら れ て い た3).筆 パ イ ク はnapに 者 らが み つ け た ス 対 応 す る 構 造 で あ り,特 いMmoわileで はnapの どの 別 に滑 走 の 速 形 状 や 硬 さ が 異 な る た め,ネ ガ テ ィ ブ 染 色 法 で は 観 察 さ れ な か っ た の か も し れ な い. Gli349が ガ ラ ス 結 合 を 担 っ て い る と い う 事 実 か ら,ス パ イ ク は こ の 蛋 白 質 で 構 成 さ れ て い る こ と が 予 測 さ れ る. 実 際,フ リー ズ フ ラ ク チ ャー 像 か ら見 積 も られ た スパ イ ク の 体 積 は,Gli349の し,ロ 分 子 量 と 一 致 す る.Gli349を ー タ リ ー シ ャ ドウ イ ン グ を 用 い た 電 子 顕 微 鏡 観 察 を 行 な っ た と こ ろ,Gli349は3カ つ,全 長110nmの 所 の 折 れ 曲 が り点 を も 音 符 記 号 の よ う な 構 造 を と っ て い た. 3つ の 折 れ 曲 が り 点 の う ち1つ は 固 定 角 を も ち,残 つ は 自 由 角 を 有 し て い た13).Gli349は Database Center for Life Science Online Service 精製 で,ほ り2 音 符 記号 の上 部 か の 蛋 白 質 と 複 合 体 を 形 成 し て い て,音 符 記号の 玉 の 部 分 で ガ ラ ス 表 面 に 結 合 し て い る の か も し れ な い. 2.滑 走装置を支える構造 マ イ コ プ ラ ズマ は細 胞 壁 を もた な い た め 細 胞 が 柔 らか く,浸 透 圧 な ど の 変 化 で 容 易 に 変 形 す る.で は,neck に あ る滑 走 装 置 が 発 生 す る力 を 支 え る,細 胞 内 の足 場 は 何 だ ろ うか?細 胞 表 面 に 結 合 させ た抗 滑 走 蛋 白質 抗 体 の 定 量 か ら,細 胞 表 面 に は 約400分 子 のGli349お Gli521が 存 在 す る と見 積 も ら れ た.Gli521はN末 で プ ロセ シ ン グ さ れ て い る の で,完 量 は516Kで あ るが,こ よび 端側 成 した 蛋 白質 の分 子 の 分 子 が ほ ぼ 球 状 に折 りた た ま れ て い る とす る とそ の 直 径 は 約20nmに き さ の分 子 が 約400個,マ な る.こ イ コ プ ラ ズ マ のneckに の大 並ん 図6M、pｎeumonｉaeの 細胞構 造 (a)蛍 光 蛋 白質 と の融 合 に よ り,P65とP24を 染 色 した も の.矢 印 で 示 した 細胞 で は,新 れ て い る.ス ケ ー ル バ ー:1μm,国 そ れ ぞ れ 青 と緑 に しい 接 着 器 官 が 形成 さ 立 感染症研究所 の見理 剛 博 士 の 厚 意 に よる. (b)構 造 の 模 式 図.滑 走 時 に は 接 着 器 官 の み が ガ ラ ス に 接 して み え る場 合 が多 い.滑 走 速度 は0.3∼0.4μm/s,そ 分 と思 わ れる 蛋 白 質 が()に れぞれの構成成 示 して あ る, で い る とす る と,そ れ は2次 元 結 晶 の よ う に密 に並 んで い る こ と に な る.こ の 構 造 が 節 足 動 物 の 外 骨格 の よ う に 働 い て滑 走 装 置 の 力 を細 胞 に伝 えて い る のか も しれ ない2). M. mobile moniae の 場 合 は この よ う に 考 え られ るが, M. pneu- の 場 合 は ま た別 で あ る(図6).超 薄 切 片 や Triton wheel mae structure で は,変 の 存 在 が 提 案 さ れ て い る16). M. pneumo- 異 株 の 解 析 と 蛋 白 質 の 局 在 の 研 究 か ら, 滑 走 に 必 要 な ガ ラ ス結 合 に 関 与 して い る と考 え られ る蛋 処 理 な どの 方 法 で 細 胞 内 部 を 電 子 顕 微 鏡 観 察す る と,細 白 質 が い くつ か 同 定 さ れ て い る が,そ 胞 骨 格 と思 わ れ る構 造 が み られ る こ とが 以 前 か ら報 告 さ に5つ れ て い る14.15).みつ か っ て い る 構 造 は,大 ジ ン.3∼7カ い は4つ monaae に 分 け ら れ る2).す な わ ち,① (M. pneu- で は接 着 器 官 と よ ば れ て い る)の 中心 を 軸 方 向 に 走 る electron dense core (EDC) , ②EDCの す る terminalbutton, ③EDCの ら に,④EDCと filamentous 先端 に存在 基 部 か ら細 胞 後 部 へ 広 が る よ り細 い 繊 維 状 の 構 造 filamentous る.さ き く3つ あ る 膜突起 network, network であ をつ な ぐ れ らは以 下 の よ う の グ ル ー プ に 分 類 さ れ る2・14・17∼20).①P1ア 所 の 膜 貫 通 セ グ メ ン ト を も つ 分 子 量170K の 蛋 白 質 で,こ れ が 直 接 に リ ガ ン ド と 結 合 し て,ガ や 宿 主 細 胞 へ の 結 合 を 行 な っ て い る(後 述).ま 性 変 化 を 担 う 蛋 白 質 で も あ る21).②P1ア ラス た,抗 原 ドヘ ジ ン に 直 接 に 結 合 し て 機 能 を 補 佐 す る も の.P90,P40な EDCを ドヘ ど.③ 含 め,接 着 器 官 形 成 の 開 始 の 段 階 か ら働 く も の. HMW1,HMW2.④ こ れ 以 外 で,接 着 器官 に 局在 す る 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.50No.3(2005) 243 も の.HMW3,P65,P30な ど.⑤EDCの す な わ ちwheelstructureが 予 測 さ れ て い る位 置 に存 在 す る も の.P24,P41な ゲ ノ ム 上 の3つ 細 胞 側 の 端, ど17).こ れ ら の 蛋 白 質 は す べ て, 濃 度 と 滑 走 速 度 と の あ い だ に は 相 関 関 係 が み ら れ た22). さ ら に,ご く 最 近 に な っ て 筆 者 ら は,Triton処 り細 胞 膜 に 穴 を 開 け た M. mobile を,ATP添 理 に よ 加 に よっ て 生 きて い る と き とほ ぼ 同 じ速 度 で 滑 走 させ る こ と に成 の 位 置 に コ ー ド さ れ て い る14.20). 功 した.こ の 滑 走 のATP濃 度 依 存 性,お よび各種阻害 剤 の 効 果 は,滑 走 運 動 の 直 接 の エ ネ ル ギ ー 源 がATPで Ⅵ.マ イ コ プラ ズマ の滑 走 メカ ニズ ム あ る こ と を示 して い る. 1.結 合対 象 3.メ 力ニ力 ルサ イクル マ イ コ プ ラ ズ マ は,ガ ラス チ ック や 抗Gli349抗 体 が マ イ コ プ ラ ズ マ を ガ ラ ス か ら解 離 さ せ 動 物 細 胞 な ど い ろ い ろ な表 面 に 結 合 す る. M. pneumoniae る こ と か ら, M. mobile の 場 合,結 し て ガ ラ ス に 結 合 し て い る と 考 え ら れ る.す る と,Gli349 た,蛋 Database Center for Life Science Online Service ラ ス に 限 ら ず,プ 合 は シ ア ル 酸 を 末 端 に もつ 糖 鎖 に 修 飾 さ れ 白 質 あ る い は 脂 質 を介 して 行 なわ れ て い る こ とが は ス パ イ ク で あ るGli349の が ガ ラ ス 表 面 に 結 合 し た り離 れ た り し て,細 み を介 胞 を前 に押 知 られ て い る21).シ ア ル酸 は,動 物 の細 胞 外 マ トリ ッ ク し 出 し て い る と 考 え る の が 自 然 で あ ろ う2,11)(図7).こ ス に あ る 多 くの 蛋 白 質 を修 飾 して い て,動 物 細 胞 表 面 に の 考 え を さ ら に検 討 す る た め 筆 者 ら は, M. mobile の 力 と 一 般 的 に存 在 す る .マ イ コ プ ラ ズ マ が ガ ラ ス や プ ラ ス チ 速 度 と 結 合 に 関 す る 実 験 を 行 な い,以 ッ ク な どに 結 合 す る 場 合 に は,培 地 中 に含 ま れ る血 清 由 ① 最 大 力,す な わ ち,細 下 の 結 果 を 得 た. 胞 の 動 き を完 全 に 止 め て し 来 の シ ア ル 酸 を含 む 蛋 白質 が ガ ラス に結 合 して 足 場 を 形 ま う た め に 必 要 な 力 は 細 胞 あ た り27ピ 成 して い る と考 え られ る.筆 者 らの 最 近 の 実 験 結 果 は, で あ っ た.こ の 結 合 も M. pneumoniae M. mobile と 同 様 に,シ アル酸 ェ ム トニ ュ ー ト ン の 約1,800倍 Gli349に 2.直 接の エネ ル ギー源 M. mobile れ,細 減 少 す る.こ に 相 当 す る23,24).② 対 す る モ ノ ク ロ ー ナ ル 抗 体mAb7は,滑 走 速 度 を 抑 え る こ と と マ イ コ プ ラ ズ マ を ガ ラ ス か らは が す を ヒ 酸 で 処 理 す る とATPの 胞 内ATPが イ コ プ ラ ズ マ が ガ ラス か らの 摩 擦 を 受 け な い と 仮 定 し て 計 算 さ れ た 滑 走 に 必 要 な 力, 15フ を 介 し て 起 こ っ て い る こ と を 示 し て い る. れ は,マ コ ニ ュ ー トン 合 成 が 阻害 さ の と き,細 胞 内ATP こ と の,2つ Gli349抗 の 阻 害 効 果 を 示 し た.③ 体mAb33は,ガ も う ひ とつ の 抗 ラス上 を滑 走す るマ イ コプ ラ 図7滑 走 運 動 の メ カ ニ カ ル サ イ クル こ れ ま での 実 験結 果 か ら考 え られ る モデ ル.細 胞 は 右 方 向 に 進 行 して い る,サ ク ル は5つ の ス テ ッ プ,① (lnitlalbindlng),② blnding),③ 強 い 結 合(tight ス ト ロ Ⅳ ク(stroke),④ 解 離(releaSe),⑤ も ど り(retUrn),か ら な り,外 部 か ら の 力,モ 抗 体,滑 蛋白質 核酸 酵 素Vol.50No．3(2005) ノクロⅣナル 走 蛋 自 質 の 変 異 に よ り,阻 る い は 促 進 が 起 こ る. 244 イ 最 初の 結合 害あ ズ マ の 速 度 を 抑 え る こ と は な か っ た が,マ イ コ プ ラ ズマ を ガ ラ ス か ら は が す こ と が で き た.④ mAb29は,マ 類 のGli521の 変 変 異 株 は,よ (2004) Rosengarten, R., Kirchhoff, H. : J. Bacteriol., 169,1891-1898 3) り弱 い ガ ラ ス 結 合 と よ り 速 い 滑 走 速 度 を 示 し た. こ れ ら の 結 果 か ら筆 者 ら は,図7の 提 案 し て い る.ス よ う なサ イ ク ル を パ イ ク の 長 さ は 約50nmな 胞 膜 に 対 し垂 直 な 状 態 か ら 前 後 に30度 仮 定 す る と,3μm/sの ト ロ ー ク に 使 え る 時 間 は17ミ ル は M. mobile の で,細 ス イ ン グす る と 速 度 を 得 る た め に は1秒 回 の ス ト ロ ー ク が 必 要 に な る.言 Database Center for Life Science Online Service 8) 体 り 強 い ガ ラ ス 結 合 と よ り遅 い 滑 走 速 度 を 示 し た.⑥GH349の pneumoniae 4) 5) 6) 7) Miyata, M. : in Mycoplasmas : Pathogenesis, Molecular Biology, and Emerging Strategies for Control (ed. Blanchard, A., Browning, G.), Horizon Scientific Press, Norwich, in press (2005) Kirchhoff, H. : in Mycoplasmas : Molecular Biology and Pathogenesis (ed. Maniloff, J. et al.), pp. 289-306, American Society for Microbiology, Washington, D. C. (1992) Jaffe, J. D. et al.: Genome Res., 14,1447-1461(2004) McBride, M. J.: Annu. Rev. Microbiol., 55,49-75 (2001) Wolgemuth, C. et al.: Curr. Biol., 12, 369-377 (2002) Trachtenberg, S. : J. Mol. Microbiol. Biotechnol., 7, 78-87 イコプ ラズマ を ガラスか らはがす こ とな く動 き を 止 め る こ と が で き た.⑤2種 異 株 は,よ 抗Gli521抗 2) 間 に60 い 換 え る と,1回 リ 秒 と な る.こ のス のサ イ ク 9) 10) 11) (1987) Kusumoto, A. et al.: Microbiology, 150, 4001-4008 (2004) Miyata, M. et al.: Microbiology, 146,1311-1320 (2000) Uenoyama, A.. Kusumoto, A., Miyata, M. : J. Bacteriol., 186,1537-1545(2004) 12) Miyata, M., Petersen, J.: J. Bacteriol., 186, 4382-4386 (2004) の 実 験 結 果 か ら予 想 され る もの だ が, M. の 滑 走 運 動 に対 す る抗P1ア ドヘ ジ ン抗 体 の で も 同様 の サ イ ク ルが 適 用 阻 害 効 果 は, M. pneumoniae 13)宮 14) で き る こ と を 示 唆 し て い る25). 15) 16) お わ りに こ れ ま で に 明 ら か に な っ た こ と を,筆 交 ぜ て 駆 け 足 で 解 説 し た.お 者 の 考 え も織 り も しろ そ うだ と思 っ て い た だ け た な ら,そ れ は 筆 者 冥 利 に 尽 き る と い う も の で あ る. も う少 し掘 り下 げ た,あ る い は,く わ し く記 述 し て い る, ほ か の 総 説 も み て ほ し い2,13,26,27).逆 に,深 刻 な病原性 も な い マ イ コ プ ラ ズ マ の み で み ら れ る 奇 妙 な 現 象 な ど研 究 す る に 値 し な い,と 自 身 は,た 思 う 方 も い る か も し れ な い.筆 ー変換 ,微 者 と え ア ミ ノ 酸 配 列 上 の 類 似 性 は な く て も,蛋 白 質 や 膜 の 構 造 ・機 能,生 幹 の 部 分 で は, 多 く の 生 命 現 象 と な ん らか の 共 通 点 が 見 い だ せ る は ず だ も研 究 し て い な い 現 象 を 解 明 し て い く 過 程 に い る ほ う が,誰 21) 22) 23) 体 分子 間相互作 用やエネルギ 生 物 の 生 き 残 り 戦 略 な ど,根 と 考 え て い る.誰 17) 18) 19) 20) も気 づ い て い な い 事 実 を 見 い だせ 24) 25) 田 真 人:生 物 物 理,44,218-221(2004) Krause, D. C., Balish, M. F. : Mol. Microbiol., 51, 917-924 (2004) Shimizu, T., Miyata, M. : Curr. Microbiol., 44,431-434 (2002) Hegermann, J., Herrmann, R., Mayer, F.: Naturwissenschaften, 89, 453-458(2002) Kenri, T. et al.: J. Bacteriol.,186, 6944-6955 (2004) Seto, S. et al.: J. Bacteriol., 183, 1621-1630 (2001) Seto, S., Miyata, M. : J. Bacteriol., 185,1082-1091 (2003) Miyata, M.: in Molecular Biology and Pathogenicity of Mycoplasmas(ed. Herrmann, R., Razin, S.), pp. 117-130, Kluver Academic, London (2002) Razin, S., Jacobs, E. : J. Gen. Microbiol., 138, 407 422(1992) Jaffe, J. D., Miyata, M., Berg, H. C.: J. Bacteriol., 186,42544261(2004) Miyata, M., Ryu, W. S., Berg, H. C.: J. Bacteriol., 184,18271831(2002) Miyata, M., Uenoyama, A.: FEMS Microbiol. Lett., 215, 285-289(2002) Seto, S. et al. : J. Bacteriol., 187, in press (2005) 26)宮 田 真 人:臨 床 と 微 生 物,30,015-019(2003) 27)宮 田 真 人:日 本 細 菌 学 会 雑 誌,57,581-595(2002) る 可 能 性 が 高 い か も し れ な い と 期 待 も し て い る. これ まで い っ し ょに研 究 して くれ た共 同研 究者 諸 氏 と,筆 者 ら の 研 究 に い ろ い ろ な 場 面 で コ メ ン トし て い た だ い た研 究 者 諸 兄 に,深 い 感 謝 の念 を表 明 す る. 宮田 真人 略 歴:1988年 大 阪 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 修 了,同 年 よ り大 阪 市 立 大 学 理 学 部 生 物 学 科 助 手,講 同 助 教 授.1997年 2001年 よ り科 学 技 術 振 興 機 構 戦 略 的 創 造 研 究 推 進 事 業 さ き が け研 究 者 を 兼 務,研 Razin, S., Yogev, D., Naot, Y. : Microbiol. Mol. Biol. Rev., 62,1094-1156(1998) より ロー ラ ン ド科 学 研 究 所 お よ び ハ ー バ ー ド大 学 訪 問 科 学 者,2003年 1) 師 を 経 て,1998年 ウ ィ ー ン 獣 医 大 学 訪 問 科 学 者,2000∼ 走 運 動 の 分 子 メカ ニズム.抱 究 テ ー マ:マ イ コ プ ラ ズ マ 滑 負:印 象 に 残 る 研 究 を す る.印 象 に 残 る 言 動 を す る,印 象 に残 る一 生 を お くる ． 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.50No.3(2005) 245
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