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スピロヘータ運動の変形と力学

Publicly Offered Research

Project AreaHarmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
Project/Area Number 15H01307
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

中村 修一  東北大学, 工学研究科, 助教 (90580308)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywordsスピロヘータ / レプトスピラ / べん毛 / べん毛モーター / 細菌運動 / 顕微計測 / 細菌 / 運動 / 光学顕微鏡 / 多型変換
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,細胞の内部にべん毛を持つらせん形細菌スピロヘータ(レプトスピラ)の推進力発生機構の解明を目指すものである.平成28年度には,当初予定した下記1,2に加え,27年度に達成できなかった「細胞表面の動態解析」に成功した.また,27年度に前倒しで行った「運動変異体の解析」を更に進めた。
1.運動・べん毛の多型変換・構造の解析:レプトスピラべん毛の単離が可能となった.野生型株とべん毛変異体のべん毛を電子顕微鏡法により比較したところ,野生型べん毛がコイル状に湾曲しているのに対し,変異型べん毛は直線を呈することが分かった.
2.運動モデルの構築:レプトスピラは,コイル状菌体(PC),らせん状前方末端(Spiral end),鉤状後方末端(Hook end)をそれぞれ回転させながら推進する.27年度に得た「PCとHook endの間に強い相関がある」という結果を再現するモデルを提案した(Under revision)。
3.細胞表面の動態解析:抗LPS抗体を直径200nmの金コロイドに修飾し,これをレプトスピラ菌体に標識したところ,明らかに金コロイドが菌体軸に沿って動く様子を捉えることに成功した.この結果は,本菌の運動に外膜の動作が関わることを示した初めての成果である(In preparation).
4.変異体の解析:上記変異体のゲノム解析の結果,本変異株はべん毛形態に関わると考えられているFcpA蛋白質を欠損していることが分かった.我々は,本変異株が野生型株に比べて弱いながらも有意な運動性を保持していることを発見し,詳細な運動解析を行った.その結果,レプトスピラが表面滑走運動を示すこと,推進力発生に対する螺旋運動の寄与が粘度依存的に変化することなど,これまでにない新しい実験データを多く得ることができた(In preparation).

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Viscosity-dependent variations in the cell shape and swimming manner of Leptospira.2017

    • Author(s)
      Takabe K, Tahara H, Md. Islam S, Affroze S, Kudo S, and Nakamura S
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 163 Issue: 2 Pages: 153-160

    • DOI

      10.1099/mic.0.000420

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Characterization of leptospiral chemoreceptors using a microscopic agar drop assay.2016

    • Author(s)
      Affroze S, Md. Islam S, Takabe K, Kudo S, and Nakamura S
    • Journal Title

      Current Microbiology

      Volume: 73 Issue: 2 Pages: 202-205

    • DOI

      10.1007/s00284-016-1049-1

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] H+ and Na+ are involved in flagellar rotation of the spirochete Leptospira.2015

    • Author(s)
      Islam MS, Morimoto YV, Kudo S, Nakamura S
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 466 Issue: 2 Pages: 196-200

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.09.004

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] レプトスピラ感染症における病原体の動的特性の関わり2017

    • Author(s)
      高部響介,田原孟,小泉信夫,佐々木祐哉, 川本晃大,西山慶吾,工藤成史,中村修一
    • Organizer
      第54回レプトスピラ・シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2017-03-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Morphological and molecular characterization of a motility-defective mutant of Leptospira biflexa2017

    • Author(s)
      Yuya Sasaki, Akihiro Kawamoto, Kie Kasuga, Shuichi Nakamura, Ryoichi Sato, Makoto Ohnishi, Nobuo Koizumi
    • Organizer
      第90回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(仙台市)
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] High efficient gliding motility of Leptospira on the solid surface2017

    • Author(s)
      Hajime Tahara, Nobuo Koizumi, Yuya Sasaki, Kie Kasuga, Akihiro Kawamoto, and Shuichi Nakamura
    • Organizer
      第90回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(仙台市)
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Swimming and Gliding Motilities of the Spirochete Leptospira2017

    • Author(s)
      Hajime Tahara, Nobuo Koizumi, Yuya Sasaki, Kie Kasuga, Akihiro Kawamoto, Seishi Kudo and Shuichi Nakamura
    • Organizer
      BLAST XIV
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2017-01-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] らせん形細菌スピロヘータの滑走運動2017

    • Author(s)
      田原孟,中村修一
    • Organizer
      2017年 生体運動研究合同班会議
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(神戸市)
    • Year and Date
      2017-01-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分解能回転計測はべん毛モーター作動原理の謎解きに終止符を打てるか?2016

    • Author(s)
      中村修一
    • Organizer
      第6回分子モーター討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学(吹田市)
    • Year and Date
      2016-07-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Quantitative characterization of spirochete motility2016

    • Author(s)
      中村修一,高部響介,Md Islam S, 鳥谷部祥一,工藤成史
    • Organizer
      第89回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪)
    • Year and Date
      2016-03-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] レプトスピラの運動における回転のバランスを考える2016

    • Author(s)
      高部響介,工藤成史,中村修一
    • Organizer
      第53回レプトスピラ・シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] レプトスピラ研究における映像解析の自動化と定量化の試み2016

    • Author(s)
      田原孟,工藤成史,中村修一
    • Organizer
      第53回レプトスピラ・シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] スピロヘータ運動の仕組みと意義を考える2015

    • Author(s)
      中村修一
    • Organizer
      第98回日本細菌学会関東支部会
    • Place of Presentation
      東京歯科大学水道橋校舎(東京)
    • Year and Date
      2015-10-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Coordinated cell rotation in the spirochete Leptospira2015

    • Author(s)
      Takabe K, Md Islam S, Toyabe S, Kudo S, Nakamura S
    • Organizer
      日本生物物理学会第53回年回
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス(金沢)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Book] The Bacterial flagellum, Methods and Protocols2017

    • Author(s)
      Nakamura S and Md. Islam S
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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