Structural basis for torque generation of biological rotary motors

2008 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Innovative nanoscience of supermolecular motor proteins working in biomembranes
• Project/Area Number: 18074006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: IMADA Katsumi Osaka University, 大学院生命機能研究科, 准教授 (40346143)
• Project Period (FY): 2006 – 2010
• Keywords: 分子モーター / ナノマシン / ナノバイオ / 生物物理 / 分子機械

Research Abstract

細菌べん毛基部に存在する直径約30ナノメートルのモータは、膜を介したイオンの電気化学的ポテンシャル差を利用して回転する。主に内膜蛋白質で構成された固定子複合体中をこれらのイオンが通過するときに起きる、固定子複合体と回転子複合体との間の相互作用変化が回転力を生み出すと考えられている。本研究では、各種の構造解析手法を駆使し、細菌べん毛のトルク発生ユニットの構造基盤を明らかにすることを目的とする。固定子蛋白質、固定子と直接相互作用する回転子蛋白質の原子レベルの構造決定を行い、原子レベルでのエネルギー変換機構の理解に迫ることを目指す。また、べん毛特異的輸送モーターの特性を明らかにし、べん毛形成システムとF0F1-ATPase の間のエネルギー変換の共通原理、同じエネルギー源を異なる仕事に変換する仕組みの解明を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Effect of Intracellular pH on the Torque-Speed Relationship of Bacterial Proton-Driven Flagellar Motor (2009)
  • Author(s): Nakamura, S., Kami-ike, N., Yokota, J.P., Kudo, S., Minamino, T., & Namba, K.
  • Journal Title: J. Mol. Biol. 386 Pages: 332-338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insights into the stator assembly of the Vibrio flagellar motor from the crystal structure of MotY (2008)
  • Author(s): Kojima S., Shinohara A., Terashima H., Yakushi T., Sakuma M., Homma M Namba K. and Imada K.
  • Journal Title: Proc. Nat'l Acad. Sci. USA 105 Pages: 7696-7701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the periplasmic domain of MotB and implications for its role in the stator assembly of the bacterial flagellar motor (2008)
  • Author(s): Kojima S., Furukawa Y., Matsunami H., Minamino T. and Namba K.
  • Journal Title: J. Bacteriol. 190 Pages: 3314-3322
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distinct roles of the ATPase and proton motive force in bacterial flagellar protein export (2008)
  • Author(s): Minamino T. and Namba K.
  • Journal Title: Nature 451 Pages: 485-488
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural similarity between the flagellar type III ATPase FliI and F1ATPase subunits (2007)
  • Author(s): Imada K., Minamino T., Tahara A. and Namba K.
  • Journal Title: Proc. Nat'l Acad. Sci. USA 104 Pages: 485-490
  • Peer Reviewed
• [Presentation] X-ray analysis of FliJ, a cytoplasmic component of the flagellar type III protein export apparatus (2008)
  • Author(s): Ibuki, T., Shimada, M., Minamino, T., Imada, K., Namba, K.
  • Organizer: XXI Congress of the International Union of Crystallography
  • Place of Presentation: Grand Cube Osaka, Japan
  • Year and Date: 20080828-29
• [Book] 「タンパク質でできた極小スクリュー 細菌べん毛の分子機構」 最新分子マシン (2008)
  • Author(s): 今田 勝巳
  • Total Pages: 104-112
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labo/09a.html