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2020年3月にネイチャー誌に掲載された新しい研究は、結核菌で見つかった独特のトランスポータータンパク質について報告している。他のトランスポーターとは異なり、この巨大な膜貫通小胞タンパク質は、親水性分子、特にビタミンB12やコバラミンを細胞膜を越えて運ぶのに役立つ。
この研究は、極低温電子顕微鏡を使用してトランスポーターの画像を取得することに基づいています。結核は、細胞内にコバラミンを生成するために必要な遺伝的機構をすべて備えているため、完全な生物です。ただし、細胞分裂を成功させるためには、外部からビタミンを受け取る必要があります。
これを達成するために、ATP 結合カセット (ABC) トランスポーターの大きなファミリーの 1 つであるビタミン B12 トランスポーターを使用します。これらのタンパク質は、ATP 分子に蓄えられた化学エネルギーを使用して、細胞膜を越えて基質分子を運びます。これらのトランスポーターは、研究者のダーク・スロットブーム氏は、これは興味深い現象だと述べ、2つの非常に多様な分子が同じトランスポーターによって運ばれることはめったにないと述べている。
このため、現在の研究ではこのユニークなタンパク質の構造を調べることになりました。「長いプロセスでしたが、最終的には極低温電子顕微鏡を使用して解析することができました」とスロットブーム氏は語った。 結果は驚くべきものであった: このタンパク質には、巨大としか言いようのない、細胞膜にまで伸びる水で満たされた大きな空洞が含まれていた 全幅、容量は 7,700 立方オングストロームであり、研究者らによるとコバラミン分子 7 個にも相当する。
トランスポーターの仕事自体は単純に見えます。トランスポーターを空にして、すべてを水の中に入れるだけです。したがって、水門のたとえが生まれます。「水とその中にあるすべてのものを入れることになります」とスロットブームは続けて説明します。 構造は大きく異なるものの、これがビタミンと抗生物質ペプチドを同時に輸送できる仕組みなのかもしれません。
非選択的輸送能力にも欠点があり、その最も明白な点は非効率です。しかし、この場合、これは問題ではありません。バチルス属は、約 1 時間続く生殖サイクルを完了するために、限られた数のコバラミン分子を取り込むだけで済みます。 24時間。
研究者らは、このトランスポーターと他の既知の従来のトランスポーターとの違いに驚き、次のようにコメントしました。 他の細菌種も同様のシステムを持っているという強い兆候があり、これは環境からランダムに分子を獲得することを意味します。」
一方で、研究者らは、人間の細胞もコバラミンなどの物質を輸送するための非常によく似たメカニズムを持っている可能性に興味を持っています。このビタミンは最初に内因子と呼ばれる胃ペプチドに結合します。このペプチドは胃内壁の特殊な壁細胞に由来します。そしてビタミンB12がビタミンB12と複合体を形成できるようにします。その後、複合体は上皮細胞に取り込まれます。
この複合体は最終的に上皮細胞内のリソソームに落ち着きます。リソソームは強力な酵素が詰まった「自殺袋」です。ここで内因子が分解され、B12 がリソソームから細胞内に放出されます。ここで、B12 は最終的に細胞の代謝に関与します。 「同様の非特異的トランスポーターが関与しているのではないかと強く疑っています」とスロットブーム氏は語った。
科学者らはまた、コバラミン-ブレオマイシントランスポーターの活性を刺激して結核の治療に役立てることができるかもしれないと考えている。彼らは次のように述べている。細胞をより簡単に。 しかし、細菌は抗生物質の侵入を防ぐために効果的な戦略を使用するため、これは簡単ではない可能性があることに気づきました。」
これを行うために、科学者たちは次にトランスポーターがどのように機能するかを分析しています。現在の仮説は、「細胞内では、ATPの結合と加水分解によって水門が空になる」というものです。 しかし、それがどのようにして外側に開き、新しい分子を取り込むのかはわかっていません。」
二量体トランスポーターは 2 つの半分から構成されます。これらは細胞膜の外側に突き出ているように見えます。ドアなどの何らかの方法で開いて、新鮮な貨物を細胞に入れることができる可能性があります。科学者たちは、それができるかどうかを確認したいと考えていました。この開口または緩みのプロセスを何らかの方法で刺激して、抗生物質の侵入を増加させます。
参考文献: S. Rempel、C. Gati、M. Nijland、C. Thangaratnarajah、A. Karyolaimos、JW de Gier、A. Guskov、および DJ Slotboom: Mycobacteria ABC Transporters mediate the uptake of 親水性化合物.Nature、2020 年 3 月 26 日、http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2072-8
タグ: 抗生物質、B 細胞、細菌、細胞、細胞分裂、細胞膜、電子、電子顕微鏡、遺伝学、研究室、リソソーム、膜、代謝、顕微鏡、分子、ペプチド、生理学、タンパク質、胃、T 細胞、結核、ビタミンB12、ビタミン
リジ・トーマス博士は、2001 年にケララ州カリカット大学政府医科大学を卒業した産婦人科医です。リジは卒業後数年間、私立病院で産婦人科の常勤コンサルタントとして働いていました。 彼女は妊娠関連の問題や不妊症に直面している何百人もの患者の相談に応じ、2,000件以上の出産を監督し、常に手術ではなく正常な出産を目指してきました。
Thomas、Li Ji.(2020 年 3 月 24 日)。科学者たちは、結核菌がビタミンを細胞に輸送することを発見しました。ニュース – 医療。https://www.news-medical.net/news/20200324/Scientists-discover より 2022 年 5 月 18 日取得-tuberculosis-bacterium-channels-vitamins-into-the-cell.aspx。
トーマス、リー・ジ.「結核菌がビタミンを細胞に輸送することを科学者が発見」. ニュース - 医療. 2022年5月18日..
トーマス、リー・ジ「科学者たちは、結核菌がビタミンを細胞に輸送することを発見」。ニュース – 医療。https://www.news-medical.net/news/20200324/Scientists-discover-tuberculosis-bacterium-channels-vitamins-into -the-cell.aspx.(2022 年 5 月 18 日にアクセス)。
トーマス、リー・ジ.2020。 結核菌がビタミンを細胞に輸送することを科学者らが発見。ニュースメディカル、2022年5月18日閲覧、https://www.news-medical.net/news/20200324/Scientists-discover-tuberculosis-bacterium-channels-vitamins-into-the -cell.aspx。
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投稿日時: 2022 年 5 月 18 日
