グラム陰性菌は、タイプII分泌システム（T2SS）として知られる大きな分子機械を介して、外膜を介してタンパク質を送ることができます。このポンプは、シリンジのように一緒に働く約15のタンパク質成分で構成されており、細菌が周囲にエフェクタータンパク質を送信できるようにします。
「クライオエレクトロン顕微鏡を使用して、分子レベルでセクレチンと呼ばれるこのマルチタンパク質アセンブリを画像化することができました。セクレチンは、エフェクタータンパク質が排出されるチャネルを形成します」
生物学的構造をイメージングすることの課題の1つは、それらを在来状態に可能な限り近くに保つことです。これは、コンフォメーションの変化を常に受けている動的構造であるセクレチンのようなタンパク質複合体にとって特に重要です。
「私たちの研究を以前の研究と違うのは、Cryo-Trappingと呼ばれるプロセスで、それが機能するときにSecretinを画像化したことです」とDePo博士は言いました。 「このアプローチにより、分泌サイクルのさまざまなステップ全体で一連のスナップショットをキャプチャできます。」
科学者は、単一粒子のcryo-EMや高速原子間力顕微鏡などの画像技術の組み合わせを使用して、セクレチンの構造と機能をキャプチャしました。結果は、セクレチンがゲートチャネルをどのように形成し、エフェクタータンパク質と相互作用して細胞からタンパク質の効率的な分泌を可能にする方法を明らかにしました。
「グラム陰性菌におけるタンパク質分泌のメカニズムは何十年も研究されてきました」と、OISTの分子凍結イメージング施設の紙の上級著者であるジェームズ・ハーレー教授は述べています。 「この分泌プロセスは、細菌が植物や動物の病気を引き起こすなど、周囲と相互作用する方法に重要な役割を果たします。分子レベルでのメカニズムを理解することにより、これらのプロセスを阻害するための薬物を開発するための新しい戦略に対する洞察を得たいと考えています。」
Nature Communicationsに掲載されたこの研究は、T2SSの構造と機能を理解するための新しい道を開き、分泌経路を対象とした新しい治療戦略の継続的な開発を支援します。
