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べん毛フック繊維連結部の極低温電子顕微鏡による構造解析

Research Project

Project/Area Number 11J03788
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

牧野 文信  大阪大学, 生命機能研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords温電子顕微鏡 / 単粒子像解析 / 連結部 / FlgK / FlgL / キャップ / FliD
Research Abstract

サルモネラなどの細菌は、数本のべん毛と呼ばれるらせん型プロペラを束にして回転することで、水中を自由に泳ぐことができる。べん毛は回転トルクを発生する基部体、ユニバーサルジョイントとして働くフック、プロペラに相当するべん毛繊維(繊維)に分けられる。フックと繊維の間は、フック繊維連結部(連結部)と呼ばれ、2種類のタンパク質で繋がれている。この連結部は、フックと繊維を強固に連結しつつ、ダイナミックな構造変化を互いに伝えず、繊維の構造変化を制御する機構を持っている。
本研究は、極低温電子顕微鏡像の画像解析法を用いて、連結部がもつこれらの機構を、立体構造に基づいて解明することが目的である。本年度は、L型およびR型直線繊維に結合したフック繊維連結部複合体(L型およびR型連結部複合体)の立体構造解析を行った。通常の画像解析法では、繊維およびフックがもつらせん構造による像パターンの影響が強いため三次元再構成に失敗した。そこで、連結部複合体に適した画像解析法を開発し、L型およびR型連結部複合体の三次元再構成に成功した。分解能はそれぞれ19Aと20Aである。これらの構造解析の結果、連結部を構成するFlgKとFlgLがそれぞれ11分子、細胞側からフック・FlgK・FlgL一繊維とらせん状に構築し、FlgKの外側のドメインがフックの外側のドメインと強く結合し、FlgKとFlgL、FlgLとFliCが素繊維方向に強く結合することがわかった。また、L型とR型連結部複合体の構造をフックに合わせて比較すると、連結部領域において素繊維方向の傾きが異なるということがわかった。この傾きの違いは、繊維がもつL型とR型の違いに酷似していることから、繊維同様にL型とR型でスイッチする構造であることが示唆された。このようにして連結部の機能を支える分子メカニズムの一端が明らかになった。
また今年度は、FliC分子の自己構築に重要なキャップと連結部の複合体の構造解析にも成功した。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] A method to achieve homogeneous dispersion of large transmembrane complextes within the holes of carbon films for electron cryomicroscopy.2013

    • Author(s)
      Cheung, M., et al
    • Journal Title

      Journal of Structural Biology

      Volume: 182 Issue: 1 Pages: 51-56

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2013.01.004

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 低温電子顕微鏡による細菌べん毛キャップ連結部の3次元再構成. Structure and domain movement of FliD cap from Cryo-EM map of cap-junction complex2013

    • Author(s)
      牧野文信
    • Organizer
      2012年度べん毛研究交流会
    • Place of Presentation
      よろこびの宿 しん喜(群馬県)
    • Year and Date
      2013-03-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure and domain movement of FliD cap from Cryo-EM map of cap-junction complex.2013

    • Author(s)
      Makino, F., et al
    • Organizer
      Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology-
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 低温電子顕微鏡による細菌べん毛キャップ連結部の3次元再構成. The structure of the flagellar cap-junction complex by electron cryomicroscopy.2012

    • Author(s)
      Makino, F., et al
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2012-09-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural analysis of the flagellar hook-filament junction by electron cryomicroscopy2012

    • Author(s)
      牧野文信
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Three-Dimensional Electron Microscopy
    • Place of Presentation
      Les Diablerets Conference Center (Switzeland)
    • Year and Date
      2012-05-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細菌べん毛フック繊維連結部の低温電子顕微鏡像解析による構造.Structure analysis of the flagegllar hook-filament junction by electron cryomicroscopy2012

    • Author(s)
      牧野文信
    • Organizer
      2011年度べん毛研究交流会
    • Place of Presentation
      ラフォーレ修善寺(静岡県)
    • Year and Date
      2012-03-09
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 細菌べん毛フック繊維連結部の極低温電子顕微鏡による構造解析(Structural analysis of the flagellar hook-filament junction by electron cryomicroscopy)2011

    • Author(s)
      Makino, F., et al
    • Organizer
      日本生物物理学会第49回年会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学・姫路書写キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2011-09-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural analysis of the flagellar hook-filament junction by electron cryomicroscopy2011

    • Author(s)
      Makino, F.
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Three-dimensional Electron Microscopy
    • Place of Presentation
      Colby-Sawyer College, Boston, USA
    • Year and Date
      2011-06-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 細菌べん毛フック繊維連結部の極低温電子顕微鏡による構造解析2011

    • Author(s)
      牧野文信, et al
    • Organizer
      第8回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      南木曽ホテル木曽路(長野県)
    • Year and Date
      2011-05-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp//jpn/general/lab/02/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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