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生物回転ナノマシン構成素子の機能イメージング

Publicly Offered Research

Project AreaSpying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes-
Project/Area Number 24115518
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 InstitutionHosei University

Principal Investigator

曽和 義幸  法政大学, 生命科学部, 講師 (10519440)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords細菌べん毛モーター / 分子モーター
Research Abstract

細菌べん毛モーターは,細胞膜を介した電気化学的勾配にしたがって流入するイオンから得られるエネルギーを利用して,回転トルクを生み出す超分子複合体である.人工の電気モーターのように回転子と固定子から構成されており,約10個程度の固定子複合体が1個の回転子リングに同時に相互作用することが知られている.モーターの大きさは直径が約50 nmと小さいため,回転子と固定子が相互作用する現場を捉えることは困難であった.本研究では,機能しているモーター素子(回転子および固定子)を蛍光標識し,生きている細胞内においてモーター機能のダイナミクスを直接的に観察することを目指した.
本年度の研究もモーター内における構成素子の分子追跡および分子配置の決定を目指して遂行した.まず,赤色蛍光色素で染色したモーター固定子複合体が動きをナノメートルの精度で追跡することができつつあるが,この動きがモーター内における回転機能を反映しているか確認するために,対となる回転子タンパク質にGFPを融合したものと同時に観察した.次に,PALM観察によって固定子複合体のモーター内での配置を決定するために,蛍光タンパク質の融合法の改良を試みた.モーター固定子複合体は複数個のサブユニットから構成して機能しているため,モーター固定子複合体あたり複数の光活性型蛍光タンパク質が融合されることになる.そこで,固定子タンパク質を遺伝子改変して,分子複合体内でヘテロな構造を取らせることで問題解決に近づくことができた.また,固定子位置決定に重要になる,モーターに相互作用する固定子の種類や数を制御する方法についても検討し,その過程でモーター構成素子の制御についての新しい知見を得ることができた(Sowa et al. 2014).

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Hybrid-fuel bacterial flagellar motors in Escherichia coli2014

    • Author(s)
      2.Yoshiyuki Sowa, Michio Homma, Akihiko Ishijima, and Richard M. Berry
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      Volume: 111 Issue: 9 Pages: 3436-41

    • DOI

      10.1073/pnas.1317741111

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Populational Heterogeneity vs. Temporal Fluctuation in Escherichia coli Flagellar Motor Switching.2013

    • Author(s)
      Bai, F., Che, Y-S., Kami-ike, N., Ma, Q., Minamino, T., Sowa, Y. & Namba, K.
    • Journal Title

      Biophys. J.

      Volume: 105 Issue: 9 Pages: 2123-2129

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.09.043

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanism and kinetics of a sodium-driven bacterial flagellar motor.2013

    • Author(s)
      Lo, C-J., Sowa, Y., Pilizota, T., Berry, R. M.
    • Journal Title

      PNAS

      Volume: 110 Issue: 28

    • DOI

      10.1073/pnas.1301664110

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High hydrostatic pressure induces CCW to CW reversals of the Escherichia coli flagellar motor2013

    • Author(s)
      M.Nishiyama, Y.Sowa, Y.Kimura, M. Homma, A. Ishijima, M. Terazima
    • Journal Title

      J.Bacterio.

      Volume: 195 Issue: 8 Pages: 1809-1814

    • DOI

      10.1128/jb.02139-12

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microscopic Analysis of Bacterial Motility at High Pressure2012

    • Author(s)
      Nishiyama M., Sowa Y.
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 102 Issue: 8 Pages: 1872-1880

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2012.03.033

    • NAID

      120004057183

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Dynamic conformational changes of flagellar filament observed by high-pressure microscopy2013

    • Author(s)
      Nishiyama, M.
    • Organizer
      57th Annual Meeting of Biophysical Society
    • Place of Presentation
      Pennsylvania (アメリカ)
    • Year and Date
      2013-02-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging of fluorescently labeled bacterial flagellar motor.2012

    • Author(s)
      Sowa, Y.
    • Organizer
      “Paradigm Innovation in Biology: Novel Strategy and thinking”
    • Place of Presentation
      Taipei (台湾)
    • Year and Date
      2012-10-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Intracellular dynamics of xenobiotic efflux proteins in Escherichia coli.2012

    • Author(s)
      Yamamoto, K.
    • Organizer
      第50回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県)
    • Year and Date
      2012-09-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging of fluorescently-tagged motor components of bacterial flagella.2012

    • Author(s)
      Sowa, Y.
    • Organizer
      第50回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県)
    • Year and Date
      2012-09-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Rotational measurement of Na+-driven chimeric flagellar motor with tandem PomA.2012

    • Author(s)
      Che, Y-S
    • Organizer
      第50回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県)
    • Year and Date
      2012-09-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic conformational changes of flagellar filament observed by high-pressure microscopy.2012

    • Author(s)
      Nishiyama, M.
    • Organizer
      第50回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県)
    • Year and Date
      2012-09-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Tracking of bacterial flagellar motor rotation by fluorescent microscopy.

    • Author(s)
      曽和義幸,蔡 栄叔
    • Organizer
      第51回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 (京都府)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌RND型異物排出トランスポーターAcrDの細胞内動態観察

    • Author(s)
      玉井怜,山本健太郎,稲葉岳彦,曽和義幸,川岸郁朗
    • Organizer
      第51回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 (京都府)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌異物排出システムAcrAB-TolCの細胞内動態解析

    • Author(s)
      山本健太郎,玉井怜,稲葉岳彦,曽和義幸,川岸郁朗
    • Organizer
      第51回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 (京都府)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] 月刊化学2013年9月号2013

    • Author(s)
      西山雅祥,曽和義幸
    • Total Pages
      80
    • Publisher
      化学同人
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] "The Rotary Bacterial Flagellar Motor." in Comprehensive Biphysics (Edward Egelman ed.)2012

    • Author(s)
      Sowa, Y.
    • Publisher
      Academic Press
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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