| Project/Area Number |
22KJ2613
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| Project/Area Number (Other) |
22J10345 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
高橋 大地 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 細菌細胞骨格 / 細菌アクチン / ATPase / 重合ダイナミクス / 透過型電子顕微鏡 / 生体膜 / 細胞運動 / 分子モーター / 細胞骨格 / 構造解析 / 生化学 |
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| Outline of Research at the Start |
動植物への寄生細菌の一種であるスピロプラズマは、細菌で一般的な運動器官のべん毛や線毛を持たないながら、自身のらせん状の細胞を駆使して液体中を泳ぐ運動を行う。この運動は、アクチンというタンパク質と同族のMreBというタンパク質2種類が集合してできた繊維構造により駆動される。
本研究では、それらMreBタンパク質の性質を生化学及び構造生物学的な観点から解明することで、スピロプラズマ運動駆動の分子基盤の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細菌アクチンMreBは多くの細菌に保存されており、通常は細胞壁合成装置の足場となって細胞の形態形成に関わる。細胞壁を持たないらせん菌スピロプラズマは、5種類持つMreB(MreB1-5)を利用して、細胞のらせんを交互に入れ替えながら遊泳運動を行う。これは、内因性の細菌アクチンを用いる唯一の生体運動機構である。所属研究室での研究によって、MreB5と、互いに系統的に近いMreB1とMreB4の組み合わせがスピロプラズマ遊泳運動に必須であることが示された。MreB5においては、令和4年度を含めた研究によって、その活性や構造が明らかにされてきた。しかし、MreB1とMreB4は可溶性のコンストラクトが存在せず、その実態は明らかではなかった。
令和4年度において、MreB1にPrSという可溶化タグを融合させることでMreB1を可溶化することに成功した。令和5年度はPrSを融合させたMreB1を用いてその活性とMreB5への影響を調べた。MreB1はATPase活性と、ATP加水分解前後での繊維の不安定化の度合いが報告されている全てのMreBよりも高いことが明らかになった。これはMreB1がいずれのMreBよりも繊維中のサブユニットの交換が速いことを示唆している。超遠心による共沈実験により、MreB1はモノマーではなく重合したMreB5に結合することが分かった。様々なヌクレオチド状態における共沈実験により、MreB1はADPまたは加水分解されないATPのアナログであるAMPPNPによって重合したMreB5を不安定化させることが分かった。MreB1はスピロプラズマの細胞膜に多く存在する負電荷の脂質に結合した。
以上の結果より、MreB1はその高い活性によって、膜直下でMreB5繊維に力を加えて運動を駆動する分子モーターである可能性が示唆された。
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