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べん毛蛋白質輸送におけるATPase複合体の動的構造および機能の解明

Research Project

Project/Area Number 11J03987
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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

Principal Investigator

原 典孝  大阪大学, 生命機能研究科, 特別研究員(DC2)

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べん毛蛋白質輸送装置 / ATPase / FliH / FliI / FlhA / in vivo部位特異的光架橋 / III型病原性因子分泌装置 / ATP合成酵素
Research Abstract

本研究ではべん毛蛋白質輸送装置におけるATPase複合体(FliH/I/J)の動的構造と機能の解明を目的とする。24年度は、ArPase複合体の輸送ゲートへの局在の際に中心的な役割を果たすFliHの分子機構についての解析を進め、共通の祖先から進化したと考えられているATP合成酵素と似た作動機構を提唱した(Hara et al.,J.Bacteriol,2012)。FliHはATP合成酵素の外周固定子と相同であるが、外周固定子はそのN末端でプロトンチャネルであるaサブユニットと相互作用している。そこで、本研究では、FliHのN末端が相互作用しているFlhAのイオン透過能について、検討を行った。まず、pH感受性GFPを用いて細胞内pHを測定したところ、FlhA発現時に顕著にpHが低下していることが明らかになった。これは、細胞内にプロトンが大量に流入していることを示し、FlhAがプロトン透過性を有していることが示唆された。また次にFlhAのイオン特異性を確かめるために、ナトリウムイオン指示薬を用いて同様な実験を行ったところ、驚くべきことに、FlhAがナトリウムイオン透過性も有していることが示唆された。これらの結果は、輸送装置とATP合成酵素の間には、ArPase複合体一膜構成要素の相互作用形式、さらには膜因子の性質といった点にも類似性があることを示しており、ArPase複合体(FliH/I/J)のさらなる機能的類似も示唆している。
24年度に取り組んだArPase複合体一輸送ゲート間相互作用及びFlhAは、べん毛蛋白質輸送装置と高い相同性がある赤痢菌やペスト菌などの病原菌が宿主に侵入する際に中心的な役割を果たす病原性因子分泌装置でも、必要不可欠な働きをしているため、病原菌による感染症の予防に向け、新たな標的機構を提示したことで、医療分野への貢献も期待できる。さらに共通の祖先から進化したと考えられているATP合成酵素と似た作動機構が輸送装置に存在することを示すことができ、両者の動作・設計原理解明に向け新たな知見を与えることが出来た。

Report

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

    (11 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Interaction of the extreme N-terminal region of FliH with FlhA is. required for efficient bacterial flagellar protein export.2012

    • Author(s)
      Hara, N., et al
    • Journal Title

      J. Bacteriol.

      Volume: 194 Issue: 19 Pages: 5353-5360

    • DOI

      10.1128/jb.01028-12

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genetic characterization of conserved charged residues in the bacterial flagellar type III export protein FlhA2011

    • Author(s)
      Hara, N., et al
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 6 Issue: 7 Pages: e22417-e22417

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0022417

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An energy transduction mechanism used in bacterial flagellar type III protein export2011

    • Author(s)
      Minamino, T., et al
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 475-475

    • DOI

      10.1038/ncomms1488

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mapping Interactions of FliH with the Flagellar Type III Export Apparatus by Site-Directed Crosslinking2012

    • Author(s)
      Hara, N., et al
    • Organizer
      GRC on Sensory Transduction in Microorganisms
    • Place of Presentation
      Ventura Beach Marriott, Ventura, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 部位特異的架橋法によるべん毛蛋白質FliHの相互作用解析(Analysis of interactions of the flagellar export protein FliH by site-directed crosslinking)2011

    • Author(s)
      Hara, N., 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
      2011-09-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 部位特異的架橋法によるべん毛輸送蛋白質FliHの相互作用様式の解析2011

    • Author(s)
      原典孝, 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
  • [Presentation] Energy transduction mechanism of bacterial flagellar type III protein export2011

    • Author(s)
      Minamino, T.
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Bioenergetics
    • Place of Presentation
      Proctor Academy, New Hampshire, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Cooperative interactions of FlhA with the other export components during bacterial flagellar type III protein export2011

    • Author(s)
      Hara, N.
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Bioenergetics
    • Place of Presentation
      Proctor Academy, New Hampshire, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 部位特異的架橋法によるべん毛蛋白質FliHのN末端領域の相互作用解析2011

    • Author(s)
      原典孝, et al
    • Organizer
      第37回日本生体エネルギー研究会討論会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都府)
    • 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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