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Elucidation of the directional switching mechanism of the bacterial flagellar motor

Research Project

Project/Area Number 18K06155
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 43040:Biophysics-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Miyata Tomoko  大阪大学, 生命機能研究科, 特任准教授(常勤) (30423156)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords単粒子解析 / 電子顕微鏡 / 分子モーター / 細菌べん毛 / べん毛モーター / スイッチ複合 / 回転方向制御機構 / スイッチ複合体 / モーター
Outline of Final Research Achievements

Bacterial flagellar has a reversible rotary motor that can rotate in both counterclockwise (CCW) and clockwise (CW) direction. The switching of the motor rotation direction is controlled by the complex located at the bottom of the basal body called the C ring, constructed from switch proteins. To understand the switching mechanisms of motor rotation in detail, we analyzed the C ring structure of the wild type (CCW) and the CW- baias mutant by clectron cryomicroscopy. We obtained high-resolution density map of the C ring in the two states and built pseudo-atomic models of the C ring.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究クライオ電子顕微鏡は近年目覚ましく発展し構造解析手法であり、生命活動を原子レベルで解明するための強力な手法である。また現在では創薬分野でも広く活用され新規薬剤の開発とうにも応用されている。我々はこの手法に着目し、複雑で巨大な生体超分子であるべん毛モーターの構造解析に成功し、この分野の進展に貢献した。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (24 results)

  • [Journal Article] Structure of the molecular bushing of the bacterial flagellar motor.2020

    • Author(s)
      Yamaguchi, T., Makino, F., Miyata, T., Minamino, T., Kato, T. & Namba, K.
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: 12 Pages: 379347-379347

    • DOI

      10.1101/2020.11.12.379347

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structure of the native supercoiled flagellar hook as a universal joint.2020

    • Author(s)
      Kato, T., Makino, F., Miyata, T., Horvath, P. & Namba, K.
    • Journal Title

      Nature Commun.

      Volume: 113 Issue: 4 Pages: 755-765

    • DOI

      10.1111/mmi.14440

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural and functional comparison of Salmonella flagellar filaments composed of FljB and FliC.2020

    • Author(s)
      16.Yamaguchi, T., Toma, S., Terahara, N., Miyata, T., Ashihara, M., Minamino, T., Namba, K. & Kato, T.
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 10 Pages: 246-246

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Novel Insights into Conformational Rearrangements of the Bacterial Flagellar Switch Complex2019

    • Author(s)
      Sakai Tomofumi、Miyata Tomoko、Terahara Naoya、Mori Koichiro、Inoue Yumi、Morimoto Yusuke V.、Kato Takayuki、Namba Keiichi、Minamino Tohru
    • Journal Title

      mBio

      Volume: 10 Issue: 2 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1128/mbio.00079-19

    • NAID

      120006822482

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure of Salmonella flagellar hook reveals intermolecular domain interactions for the universal joint function.2019

    • Author(s)
      Horvath, P., Kato, T., Miyata, T. & Namba, K.
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 9 Issue: 9 Pages: 462-462

    • DOI

      10.3390/biom9090462

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Structure of the native form of the bacterial flagellar motor component.2020

    • Author(s)
      加藤貴之, 牧野文信, 宮田知子, 木下実紀, 南野徹, 難波啓一.
    • Organizer
      第58回日本生物物理学会年会, オンライン大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Gating mechanism of the bacterial flagellar protein export engine.2020

    • Author(s)
      木下実紀, 宮田知子, 加藤貴之, 難波啓一, 南野徹.
    • Organizer
      第58回日本生物物理学会年会, オンライン大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Helical reversal machinery of Spiroplasma.2020

    • Author(s)
      笹嶋雄也, 加藤貴之, 宮田知子, 難波啓一, 宮田真人.
    • Organizer
      第58回日本生物物理学会年会, オンライン大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 細菌べん毛基部体の極低温電子顕微鏡による構造解析.2019

    • Author(s)
      宮田知子, 加藤貴之, 牧野文信, 西條由見子, 難波啓一
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] べん毛フックの自然な構造.2019

    • Author(s)
      加藤貴之, 宮田知子, 牧野文信, Horvath Peter, 難波啓一.
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] べん毛モーターの分子軸受LPリングのクライオ電子顕微鏡による構造解析.2019

    • Author(s)
      山口智子, 牧野文信, 宮田知子, 加藤貴之, 難波啓一
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      第57回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] スピロプラズマの螺旋交換遊泳を駆動する内部リボン構造.2019

    • Author(s)
      笹嶋雄也, 加藤貴之, 宮田知子, 難波啓一, 宮田真人
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] べん毛モーター - 摩擦を最小限にする軸受けの仕組み -.2019

    • Author(s)
      山口智子,牧野文信,宮田知子,加藤貴之,難波啓一
    • Organizer
      第59回生物物理若手の会 夏の学校
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] べん毛モーターの分子軸受けLPリングのクライオ電子顕微鏡による構造解析.2019

    • Author(s)
      山口智子, 牧野文信, 宮田知子, 加藤貴之, 難波啓一
    • Organizer
      細胞を創る研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ電子顕微鏡で解く!べん毛モーター軸受の構造と機能.2019

    • Author(s)
      山口智子, 牧野文信, 宮田知子, 加藤貴之, 難波啓一
    • Organizer
      博士人材CAREER FAIR
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ電子顕微鏡でべん毛モーターのエネルギー変換効率の高い軸受構造に迫る.2019

    • Author(s)
      山口智子, 牧野文信, 宮田知子, 加藤貴之, 難波啓一
    • Organizer
      女子大学院生と企業等との交流会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] The bushing of bacterial flagellar motor analyzed by electron cryomicroscopy.2019

    • Author(s)
      17.山口智子, 牧野文信, 宮田知子, 加藤貴之, 難波啓一
    • Organizer
      2019年度理研大交流会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 細菌べん毛モーターの回転方向スイッチ機構の解明2019

    • Author(s)
      宮田知子、加藤貴之、川本晃大、牧野文信、難波啓一
    • Organizer
      2018年度べん毛交流会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] バクテリアべん毛輸送ゲート複合体の構造機能解析.2019

    • Author(s)
      木下実紀 、宮田知子、川本晃大、加藤貴之、難波啓一、南野徹
    • Organizer
      日本生物物理学会年会第56回
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Salmonella typhimuriumべん毛たんぱく質FljBの構造とその特徴2019

    • Author(s)
      山口智子, 寺原直矢, 加藤貴之, 當間頌子, 宮田知子, 難波啓一
    • Organizer
      2019年生体運動研究合同班会議
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] サルモネラフックの“自然”な構造の解析2019

    • Author(s)
      加藤貴之, 宮田知子, Peter Horvath, 難波啓一
    • Organizer
      2018年度べん毛研究交流会,
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] SalmonellaのFljBべん毛繊維とFliCべん毛繊維の比較2019

    • Author(s)
      山口智子, 加藤貴之, 當間頌子, 宮田知子, 難波啓一
    • Organizer
      2018年度べん毛研究交流会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 細菌べん毛モーターの回転方向変換制御機構の解明2018

    • Author(s)
      宮田知子、加藤貴之、川本晃大、牧野文信、難波啓一
    • Organizer
      日本生物物理学会年会第56回
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ電子顕微鏡で解き明かす細菌べん毛モーター回転子の立体構造と回転対象性2018

    • Author(s)
      川本晃大, 宮田知子, 木下実紀, 南野徹, 加藤貴之, 難波啓一
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] べん毛先端のキャップ構造2018

    • Author(s)
      牧野文信, 木田葵, 木下実紀, 宮田知子, 加藤貴之, 南野徹, 難波啓一, 今田勝巳
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会年会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ電子顕微鏡で解き明かす細菌べん毛モーター回転子の立体構造と回転対象性.2018

    • Author(s)
      川本晃大, 宮田知子, 木下実紀, 南野徹, 加藤貴之, 難波啓一
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] 細菌べん毛繊維の成長端の構造2018

    • Author(s)
      木田 葵, 牧野文信, 木下実紀, 宮田知子, 加藤貴之, 南野徹, 難波啓一, 今田勝巳
    • Organizer
      日本生物物理学会年会第56回
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  • [Presentation] クライオ電子顕微鏡で解き明かす細菌べん毛モーターのトルク伝達に重要な回転対称構造.2018

    • Author(s)
      川本晃大, 宮田知子, 木下実紀, 南野徹, 今田勝巳, 加藤貴之, 難波啓一
    • Organizer
      日本生物物理学会年会第56回
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ電子顕微鏡における高分解能構造解析のためのスクリーニング法の検討2018

    • Author(s)
      加藤貴之, 寺原直矢, 宮田知子, 難波啓一
    • Organizer
      日本生物物理学会年会第56回
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      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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