結核菌由来の六量体MmpS4-MmpL4複合体の構造解明

科学分野:

• 構造生物学
• 微生物学
• 生化学

背景:

• 結核菌は、様々な分子の排出に関与する13種類のMmpLトランスポーターを有する。
• MmpL4およびMmpL5は、MmpS4およびMmpS5とともに、シデロフォアであるマイコバクチンおよび薬剤であるベダキリンの排出を担う。
• 以前の研究では、重要なコイルドコイルドメインを欠くMmpL4単量体の構造が決定された。

研究 の 目的:

• 六量体(MmpS4)3-(MmpL4)3複合体のクライオ電子顕微鏡構造を決定すること。
• 六量体複合体内のMmpL4の構造を特徴づけること。
• 不安定な複合体のクライオ電子顕微鏡研究のためのワークフローを確立すること。

主な方法:

• AlphaFold予測による合理的なジスルフィド架橋。
• 単粒子クライオ電子顕微鏡（cryo-EM）。
• 六量体MmpS4-MmpL4複合体の構造決定。

主要な成果:

• 六量体(MmpS4)3-(MmpL4)3複合体のクライオ電子顕微鏡構造により、MmpL4のコイルドコイルドメインが明らかになった。
• コイルドコイルドメインは、約60°の角度で周形質空間に突出している。
• MmpL4は、単量体と比較して六量体内で異なる構造を示し、周形質腔と再配置されたプロトンカップリング残基を有する。

結論:

• 本研究は、MmpL4-MmpS4複合体に関する最初の構造的洞察を提供する。
• 本研究の結果は、マイコバクチンおよびベダキリン排出の構造的基盤を解明する。
• 開発されたワークフローは、困難で不安定なタンパク質複合体の構造研究を可能にする。