Porphyromonas gingivalisの栄養獲得に関与するジペプチジルペプチダーゼとジペプチドトランスポーターの免疫電子顕微鏡による解析

Immunoelectron Microscopic Analysis of Dipeptidyl-Peptidases and Dipeptide Transporter Involved in Nutrient Acquisition in Porphyromonas gingivalis.

抄録

Porphyromonas gingivalisは非糖分解性のグラム陰性嫌気性細菌で、慢性歯周炎の主要な病原体である。この細菌のエネルギー産生はアミノ酸の代謝に依存しており、アミノ酸は主にプロトン依存性オリゴペプチド輸送体（Pot）を介してジペプチドとして取り込まれる。本研究では、ジペプチジルペプチダーゼ（DPP）とPotの局在を、超薄切片上で菌体分子に対する特異抗体と金標識二次抗体を用いた免疫電子顕微鏡法を用いてP. gingivalisで初めて調べた。高温タンパク質Gとヘミン結合タンパク質35をコントロールとして用い、前者の細胞質局在と後者の外膜局在を確認した。P. gingivalis DPP4、DPP5、DPP7およびDPP11は、完全なジペプチド産生に十分であると考えられ、ペリプラズム腔に検出された。一方、DPP3はシグナル配列がないことから細胞質腔に局在していた。Potは内膜に局在することが確認された。このように、P. gingivalisでは、ジペプチドがDPPによってペリプラズム空間で産生され、Potを介して容易に内膜を横切って輸送される、栄養獲得システムの空間的統合が存在する。

Porphyromonas gingivalis is an asaccharolytic, Gram-negative, anaerobic bacterium representing a keystone pathogen in chronic periodontitis. The bacterium's energy production depends on the metabolism of amino acids, which are predominantly incorporated as dipeptides via the proton-dependent oligopeptide transporter (Pot). In this study, the localization of dipeptidyl-peptidases (DPPs) and Pot was investigated for the first time in P. gingivalis using immunoelectron microscopy with specific antibodies for the bacterial molecules and gold-conjugated secondary antibodies on ultrathin sections. High-temperature protein G and hemin-binding protein 35 were used as controls, and the cytoplasmic localization of the former and outer membrane localization of the latter were confirmed. P. gingivalis DPP4, DPP5, DPP7, and DPP11, which are considered sufficient for complete dipeptide production, were detected in the periplasmic space. In contrast, DPP3 was localized in the cytoplasmic space in accord with the absence of a signal sequence. The inner membrane localization of Pot was confirmed. Thus, spatial integration of the nutrient acquisition system exists in P. gingivalis, in which where dipeptides are produced in the periplasmic space by DPPs and readily transported across the inner membrane via Pot.