タイプII分泌システム – 日本語百科事典辞書

Type_II_secretion_system

タイプ2分泌システム（タイプII分泌システムまたはT2SSと呼ばれることが多い）は、緑膿菌やコレラ菌などのさまざまなヒト病原菌を含む、グラム陰性菌のさまざまな種に見られるタンパク質分泌機構です。タイプII分泌システムは、タイプI分泌システム、タイプIII分泌システム、タイプIV分泌システム、シャペロン/アッシャー経路、オートトランスポーター経路/タイプV分泌システムおよびタイプVI分泌システム（一部の細菌はタイプVII分泌システムも利用します）。これらの他のシステムと同様に、タイプII分泌システムは、グラム陰性菌の細胞膜を構成する脂質二重層を通過する細胞質タンパク質の輸送を可能にします。
細菌のII型およびIII型分泌システムタンパク質
識別子
シンボル
セクレチンPfam F00263 InterPro PR004846 TCDB .A.5 OPMスーパーファミリー 348 OPMタンパク質 5wln メンブラノーム 430 利用可能なタンパク質構造：
Pfam
構造/ ECOD PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum 構造の概要

コンテンツ
1 概要
2 構造
2.1 外膜複合体 2.2 内膜複合体 2.3 分泌ATPアーゼ 2.4 疑似ピルス
3 機構
4 参考文献

概要
タイプII分泌システムは、グラム陰性菌に見られる膜結合型タンパク質複合体であり、細菌の細胞質に見られるタンパク質を細胞外の細胞外空間に分泌するために使用されます。タイプII分泌システムは、グラム陰性菌に見られる多くの分泌システムの1つにすぎず、細菌毒素やプロテアーゼやリパーゼなどの分解酵素など、さまざまなタンパク質を分泌するために使用されます。これらの分泌タンパク質は一般に宿主組織の破壊に関連しているため、特定の細菌感染に関連する症状を引き起こすのにしばしば重要です。各細菌細胞は、II型分泌系の数が含まれ、これらは、中に埋め込ま見出される内側および外膜細胞の。
シャペロン/アッシャー経路やタイプIV分泌システムなどの他の分泌システムとともに、タイプII分泌システムを介した分泌は2段階のプロセスです。最初のステップは、タンパク質を内膜を越えてペリプラズムに輸送する役割を担うSecおよびTat分泌経路を含みます。たとえば、Sec経路は、II型分泌システムの構造成分をペリプラズムに輸送するために使用され、そこで組み立てることができます。一方、Sec経路とTat経路の両方は、分泌タンパク質をペリプラズムに輸送するために使用されます。これらの分泌タンパク質がペリプラズムに入ると、2番目のステップが実行され、II型分泌システムを介して細胞から分泌されます。

構造

全体として、II型分泌システムは、一般的な分泌タンパク質（GSP）として知られるいくつかの異なるタンパク質サブユニットで構成される大きな多タンパク質機構です。遺伝子これらのGSPをコードは、通常で一緒に見出されるゲノム単一でオペロン及びこれらの遺伝子の多くは重複します。各遺伝子は、それがコードするGSPに対応する文字で名前が付けられ（たとえば、gspD遺伝子はGspDをコードします）、研究によると、これらの遺伝子のうち12〜15個がII型分泌システムの機能に不可欠であることが示されています。 GSPは多くの異なる細菌種に共通しており、それらが一緒になると、グラム陰性菌にも一般的に見られる付属肢であるIV型線毛と構造的に非常に類似した複合体を形成します。全体として、タイプII分泌システムは4つの主要な構成要素に分解することができます。これらは、外膜複合体、内膜複合体、分泌ATPアーゼおよび偽毛様体です。

外膜複合体
外膜複合体は主にセクレチンGspDで構成されています。セクレチンは、物質が細胞の内外に移動することを可能にするチャネルを形成する膜に見られるβバレルです。タイプII分泌システムでは、GspDは細菌細胞の外膜にタンパク質を分泌できる孔を作ります。結果として、GspDは、それなしでは分泌タンパク質が細胞を出ることができないため、正しい機能システムに不可欠です。GspDは、Secトランスロコンを介してペリプラズムに輸送され、外膜に挿入されます。ただし、この挿入は自発的ではなく、膜に挿入する前にβバレルタンパク質が正しく折りたたまれていることを保証するβバレルアセンブリ機構に依存していることがよく
GspDは、リポタンパク質GspSに関連して見られることがよくGspSはまた、Sec転座機構を使用してペリプラズムに輸送され、その時点で外膜の内層に挿入され、GspDと密接に関連したままになります。GspSはセクレチンGspDの安定化に重要な役割を果たし、高度に分解性のペリプラズム酵素の存在下でセクレチンが分解するのを防ぐのに役立つと考えられています。

内膜複合体
内膜複合体は、内膜に埋め込まれたいくつかの異なるGspタンパク質で構成されています。外膜セクレチンGspDと同様に、これらのタンパク質は、内膜に挿入される前に、Sec転座経路を介してペリプラズムに輸送されます。4つの異なるタンパク質が内膜複合体を構成しています。これらは、GspC、GspF、GspL、およびGspMです。
これらの個々のサブユニットのそれぞれは、わずかに異なる役割を果たします。たとえば、GspCはGspDと相互作用することが示されています。この相互作用は、II型分泌システムをゲート制御するのに役立ち、このゲートが開いている場合にのみ、分泌タンパク質がシステムに入り、細胞から排出されます。重要なことに、一緒に関連付けられている場合、GspC、GspL、およびGspMは、そうでなければそれらを分解するタンパク質分解酵素から互いに保護するのに役立ちます。内膜複合体を構成する他のタンパク質とは異なり、GspFはマルチパス膜貫通タンパク質であり、分泌ATPaseの結合に役割を果たす可能性がしかし、GspLは分泌ATPaseと緊密な相互作用を形成することが知られており、これらは内膜複合体の残りの部分と密接に関連してそれを保持するために必要です。

分泌ATPアーゼ
分泌型ATPaseであるGspEは、内膜の細胞質側にある内膜複合体と密接に関連しているATPaseです。 GspEはII型/ IV型分泌ATPaseファミリーに属しています。このファミリーに属するATPaseは、明確な六量体構造を持っています。六量体の個々のサブユニットには、3つの主要なドメインがこれらは、N1DおよびN2Dと呼ばれる2つの別個のN末端ドメインであり、短いリンカー領域とCTDと呼ばれる単一のC末端ドメインによって分離されています。次に、CTDは3つのサブドメインで構成され、そのうちの1つはヌクレオチド結合ドメインです。ATPの結合に関与するのは、六量体の6つのサブユニットのそれぞれに存在するこのヌクレオチド結合ドメインです。CTDを構成する他の2つのドメイン、4つのらせんドメイン、および金属結合ドメインは、結合したATPの加水分解を触媒するのに役立ちます。このATP加水分解は、II型分泌システムを介して分泌を促進する偽毛細血管の組み立てと分解を促進するために使用されます。その結果、システムはGspEなしでは機能できません。N末端ドメインN1DおよびN2Dは、内膜複合体との相互作用を形成し、分泌ATPaseを残りのII型分泌システムと密接に関連させ続けるのに役立ちます。N2Dドメインは完全には理解されていませんが、観察によると、内膜複合体サブユニットGspLとの緊密な相互作用の形成に関与しているのはN1Dです。

疑似ピルス
偽毛様体はペリプラズムに見られますが、セクレチンGspDを介して細胞外環境にまでは伸びその名前は、GspG、GspH、GspI、GspJ、GspKとして知られるタンパク質やシュードピリンのような多くのピリンで構成されているという事実に由来しています。グラム陰性菌に見られるIV型線毛を構成する線毛（PilAなど）と類似しているため、偽線毛として知られています。それらの対応物と同様に、シュードピリンは最初は未成熟な形で生産されます。これらのプレシュードピリンは、タンパク質をSecトランスロコンに向けるN末端シグナル配列と、実際のシュードピリンタンパク質自体をコードする長いC末端パッセンジャードメインで構成されています。Sec機構がプレシュードピリンを内膜を越えて輸送すると、タンパク質自体がペリプラズムに放出される前に、正に帯電したアミノ酸残基の保存されたストレッチでN末端シグナル配列が切断されます。この切断はシグナルペプチダーゼGspOによって触媒され、最終結果はN末端シグナル配列の除去と成熟したシュードピリンの形成です。 GspOは内膜に挿入され、II型分泌システムの機構と密接に関連していることがよく成熟したピリンとシュードピリンはロリポップ型の構造をしており、長い疎水性の尾と球状の親水性のヘッドドメインで構成されています。成熟状態のペリプラズムに入ると、シュードピリンは疎水性の尾を介して内膜の外側の小葉に挿入されることがよく
偽毛に存在する主要な偽毛はGspGです。偽ピラスは、個々の偽ピリンサブユニットが一緒に重合するときに形成されます。この反応では、さまざまなシュードピリンの疎水性の尾が互いに噛み合い、球状の親水性の頭部が露出したままになります。これらの長い疎水性の尾は、強い疎水性相互作用のためにこのように一緒に凝集することができ、最終的には偽毛が着実に成長します。これらの偽毛様体サブユニットの組み立てと分解は、ATPaseGspEの分泌によって促進されます。偽毛様体のこの絶え間ない伸長および収縮は、それをピストンのように作用させ、分泌タンパク質を外膜セクレチンを通して押し出すと考えられている。その後、偽毛様体が収縮すると、新しい分泌タンパク質がシステムに入り、プロセスが繰り返されます。pseudopilusのこの運動は可能にするために知られているIV型線毛によって表示される動きに類似している運動性をけいれん。

タイプII分泌システムを示す図

機構
タイプII分泌システムを介したタンパク質の分泌は、非常に特殊な方法で発生し、さまざまな種類の細菌間でほぼ均一です。このメカニズムは、いくつかのステップに分けることができます。
エキソタンパク質、または分泌されるタンパク質は、最初に内膜を横切って、Sec転座機構を介してペリプラズムに輸送されます。これらのエキソプロテインは、II型分泌システムが活性化されるまでペリプラズム分泌に存在します。
プレシュードピリンはまた、Sec転座機構を介して細胞質からペリプラズムに輸送されます。ペリプラズムに入ると、それらはプレピリンペプチダーゼGspOによって切断され、成熟したシュードピリンに変換されます。成熟した偽ピリンは、その後、偽毛の集合が起こるまで存在する内膜に自分自身を挿入することができます。
次に、分泌されたATPase GspEがATPに結合して加水分解し、生成されたエネルギーを使用して偽毛様体の形成を促進します。GspEは細胞質に存在しますが、GspLとGspFの両方との相互作用を介して内膜複合体と結合したままです。
活性化されると、以前にペリプラズムに輸送されたエキソプロテインは分泌機構に入ることができます。これらのエキソプロテインがどのように選択されるかは完全には理解されていませんが、GspCとGspDの間の相互作用が重要な役割を果たしていると考えられています。
次に、偽毛様体の集合により、エキソプロテインがセクレチンGspDを介して細胞外環境に押し出されます。このセクレチンは外膜に親水性チャネルを形成し、タンパク質が細胞から出ることを可能にします。
細胞の外に出ると、分泌されたエキソプロテインは意図された効果を発揮することができます。これらのいくつかは、例えば、シグナル伝達に関与している可能性があり、他は、感染を促進するのを助ける病原性因子として作用する可能性が
クオラムセンシングは、II型分泌システムの活性化とエキソプロテイン放出の開始を制御する上で重要な役割を果たすと考えられています。特にクオラムセンシングは、これらのエキソプロテインをコードする遺伝子の転写を調節するのに役立ち、他の同様のバクテリアが近くにあり、環境条件が生存と感染を助長する場合にのみそれらが生成されることを保証します。

参考文献
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