動植物 と細菌のカチオ ン輸送系の接点 C.Kup 51 こ の こ と は も し マ ル チ ス パ ン型 膜 蛋 白質 が 細 菌 膜 大 腸 菌 のKupの ホ モ ロ グが 糸 状 菌48 や 高 等 植 物49,50 へ 正 規 の 状 態 で組 み 込 まれ る こ とが あ れ ば 動 植 物 の か ら 見 い だ さ れ て い る これ らの トラ ン ス ポ ー タ ー は イ オ ン輸 送 系 が 細 菌 で 機 能 を も っ て 発 現 す る 可 能 性 を 細 胞 外 か ら内 へK を輸 送 す る さ らに こ の ホモ ログ 示 唆 し て い る カ チ オ ン トラ ン ス ポ ー タ ー に つ い て は の 遺 伝 子 が ヒ トの 遺 伝 子 に も見 い だ せ る と報 告 され て 大 腸 菌 に お け る機 能 発 現 の 報 告 は1998年 い る50 た 筆 者 らは 植 物 のShaker型K 以前 はなかっ チ ャネル KAT1 AKT2 51,56 が 大 腸 菌 のK 取 込 み 変 異 を相 補 す る こ と 2 大 腸 菌 に お け る 植 物K トラ ン スポ ー ター の活 性 発 現 と ス ク リー ニ ン グ 系 の 開 発 原 核 細 胞 由 来 の 膜 蛋 白質 を活 性 発 現 させ る の な ら大 を 見 いだ した57 Ⅱ 1項 に 記 した とお り 大 腸 菌 の3種 類 の 主 要 なK 取 込 み 系 Kdp Kup Trk K トラ ン ス ポ ー タ ーKAT1やAKT2と と植 物 の は相 同 性 は な 腸 菌 真 核 細 胞 由 来 の膜 蛋 白質 を活 性 発 現 さ せ る の な く 構 造 の 点 か ら は ま っ た く別 の イ オ ン トラ ン ス ポ ー ら酵 母 また は 動 物 細 胞 と い う の が い ま まで の 常 識 で あ タ ー で あ る 大 腸 菌 の こ の3種 る な か で も 動 植 物 細 胞 の カ チ オ ン トラ ン ス ポ ー タ の変 異 株 は低 い濃 度 のK 培 地 で は増 殖 で きな い とこ ーの機能 解析 には 突 然変 異体 の作 製 が可能 でバ ック ろ が KAT1 AKT2を 類 の トラ ンス ポ ー タ ー 発 現 させ る と 低 いK 濃 度 の グ ラ ン ド 内 在 性 活 性 の低 い発 現 系 が 構 築 可 能 な 酵 培 地 で増 殖 した 図3 ま た 植 物 のAtKupト 母 は 有 効 な遺 伝 子 発 現 系 で あ る 実 際 にK 取 込 み 系 が ポ ー タ ー に つ い て も大 腸 菌 のKup変 欠 損 した 酵 母 の 突 然 変 異 体 を用 いて 植 物 のK トラ ン 遺伝 子 変 異 株 の 活 性 を相 補 した49 植 物 のK トラ ンス ポー タ ー が 細 菌 で も機 能 発 現 す る こ とは 正 規 の コ ン フ ォ メ ー の 機 能 解 析 も行 なわ シ ョン を大 腸 菌 膜 で 保 持 して い る こ と を強 く示 唆 して れ た 動 物細胞 を用 いて行 なわ れ る電気 生理 学測定 を い る そ こで そ れ ま で 実 験 的 に証 明 され て い な か っ 補 完 す る 発 現 系 と し て ①1次 た Shaker型K ス ポ ー タ ー のKATI51 が 単 離 され KAT54 AKTI52 やHKT153 やHKT153 ス ク リーニ ング系 とし ラ ンス 異 を 含 む3種 類 の チ ャ ネ ル の トポ ロ ジ ー を大 腸 菌 の発 て便 利 ② 長 期 にお け る生 理 条件 で の細胞 への影 響 を調 べ ら れ る 点 で 有 効 で あ る 大 腸 菌 に お け る真 核 細 胞 由 来 の膜 蛋 白 質 の 活 性 発 現 に つ い て は成 功 例 は 限 られ て い た こ れ は 大 腸 菌 と真 核 生 物 の 膜組 成 膜 へ の輸送 機構 折 りた た み機 構 な ど が 異 な る こ とや 大腸 菌 での糖 鎖修 飾 な ど の機 能 欠 損 が 予 想 さ れ 実 際 の検 討 が 多 くな され な か っ た た め と想 像 され る しか し 1993年 種 々 の抗 が ん 剤 に対 し て耐 性 を ひ き起 こす 機 能 を も っ たMDR1 P糖 蛋 白質 が 図3植 糖 鎖非 修飾 で機 能 を もって大 腸 菌 で 発 現 し た55 前 述 した よ う に 細 菌 と動 物K チ ャ ネ ル とK トラ ン ス ポ ー タ ー は 細 菌 細 胞 膜 に 機 能 を も っ て 発 現 す る 大 腸 菌 に は2種 類 の膜 系 外 膜 と 内膜 が あ る 外 膜 に はK が 自由 に通 過 で き る孔 が あ る 内 膜 は カ チ オ ン な ど の透 過 の 障 壁 に な る 内 膜 に は さ ま ざ ま な 物 質 を透 過 させ る トラ ン ス ポ ー タ ー が 存 在 し K 透 過 の た め に はTrk Kdp,Kup系 が あ る こ れ ら 3種 のK 輸 送 系遺 伝 子 に 変 異 を導 入 し た変 異 株 は 外 部 に100mMのNaCIを 植 物 の イ オ ン輸 送 系 の 間 に は 基 本 構 造 に相 同性 が み える 含 む 培 地 で は30mMのK きな い 植 物 のK トラ ンス ポ ー タ ー 遺伝 子 を導 入 す る と 10mNのK がな い と生 育 で 濃 度 で も生 育 で きる よ うに なる 植 物 のK トラ ンスポ ー タ ーが 細 菌 細 胞 膜 に正 しく組 み込 まれ てい る と示 唆 され る49,57) 1993
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