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2014 Fiscal Year Annual Research Report

マイコプラズマ滑走運動のメカニズム

Planned Research

Project AreaHarmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
Project/Area Number 24117002
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

宮田 真人  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50209912)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西坂 崇之  学習院大学, 理学部, 教授 (40359112) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2012-06-28 – 2017-03-31
Keywords細胞運動 / 一分子計測 / 電子顕微鏡 / 構造生物学 / 微生物 / 寄生細菌 / 電子線クライオトモグラフィー
Outline of Annual Research Achievements

淡水魚の病原細菌,Mycoplasma mobile(モービレ)はその片側に滑走装置を形成し,ユニークなメカニズムで‘滑走運動’する.本研究ではこれまでの実験結果から提案した運動メカニズムの作業仮説,「滑走装置は4種類の新規巨大タンパク質から成る表面構造と,7種類のタンパク質から成る内部構造に分けられる.滑走装置からは長さ50ナノメートルのやわらかいあしが多数つきだしている.ATPの加水分解により装置に動きが生じ,あしのタンパク質が宿主細胞表面などのシアル酸オリゴ糖をつかんだり,ひっぱったり,はなしたりして,滑走運動が起こる.」に沿った実験を行い,マイコプラズマの滑走運動を,‘狭義のモータータンパク質’と同レベルにまで解明することを目標としている.本年度はモービレと,さらにモービレとは全くメカニズムの異なるヒト病原菌,Mycoplasma pneumoniae(ニューモニエ)について研究を行い,以下の結果を得た.(1) 滑走装置の三次元電子顕微鏡解析,(2) 滑走に必須なタンパク質の構造解析,(3) あし動きの検出と解析,(4) 遺伝子操作による解析,を行い,それぞれ次項に記載する結果を得た.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績の概要にあげたそれぞれの項目を以下の様に展開した.(1) 滑走装置の三次元電子顕微鏡解析:モービレとニューモニエそれぞれの滑走装置について,電子線クライオトモグラフィー(ECT)を用いて三次元構造を詳細に明らかにした.モービレについてはATP加水分解に伴う滑走装置の構造変化,さらに単離したモーターがATP合成酵素と酷似した構造であり,新奇構造により数珠つなぎになっていることを明らかにした.(2) 滑走に必須なタンパク質の解析:モービレにおいて装置内部と菌体表面をつなぐタンパク質を同定し,分子形状を明らかにした.ニューモニエの滑走に必須な3種類のタンパク質について,組換えタンパク質の発現,精製を行い,詳細な構造解析を行った.長年注目されてきたP1アドヘジンの立体構造に迫りつつあることを特筆したい.(3) あし動きの検出と解析:モービレの滑走時の動きと発生する力を,ビーズ,蛍光ラベル,光ピンセットなどを組み合わせた光学系と急速凍結レプリカ電子顕微鏡観察法を用いることで詳細に解析し,あし1本の動きを捉えつつある.また単一のシアル酸オリゴ糖(SO)をコートしたプラスチックアレイを用いることでSOの認識方法を明らかにした.(4) 遺伝子操作による解析:モービレにおける遺伝子操作の系を用いることで,7種類の滑走タンパク質の存在位置を明らかにした.ニューモニエの滑走装置のタンパク質15種類についてその局在位置を体系的に決定した.

Strategy for Future Research Activity

研究実績の概要にあげたそれぞれの項目を以下の様に完成させる.(1) 滑走装置の三次元電子顕微鏡像解析:単離した滑走装置の各部分を電子線クライオトモグラフィーと単粒子解析によりさらに高解像度に解明する.またそれらのATP加水分解などに伴う構造変化を高速原子間力顕微鏡(AFM)を用いて解明する.(2) 滑走に必須なタンパク質の解析:P1アドヘジンの構造解析を進め,高解像の構造を明らかにする.組換えタンパク質として得られたあしタンパク質のシアル酸オリゴ糖との結合活性を,光ピンセットと原子間力顕微鏡で解析する.また組換えタンパク質に変異を導入し,結合活性に必要な構造を調べる.現在行っている電子顕微鏡および結晶化による構造解析を完成する.(3) あし動きの検出と解析: あしをビーズ,金粒子,蛍光色素などで標識することによる動きの検出,急速凍結レプリカ電子顕微鏡法による横方向からの観察,これまでの菌体の動きと力発生の解析,を統合することで滑走時におけるあしの動きを解明する.(4) 遺伝子操作による滑走装置の構造解析:相同組み換えや不活性タンパク質の過剰発現を行うことで,これまでのデータから示された力発生と伝達の過程を証明する.

  • Research Products

    (39 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 12 results) Book (1 results) Remarks (5 results)

  • [Int'l Joint Research] 南京師範大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      南京師範大学
  • [Int'l Joint Research] Centre for Genomic Regulation, Barcelona/Universitat Autonoma de Barcelona(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      Centre for Genomic Regulation, Barcelona/Universitat Autonoma de Barcelona
  • [Int'l Joint Research] CNRS-Aix Marseille University(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      CNRS-Aix Marseille University
  • [Int'l Joint Research] Miami University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Miami University
  • [Journal Article] Prospects for the gliding mechanism of Mycoplasma mobile2016

    • Author(s)
      Miyata M Hamaguchi T
    • Journal Title

      Current Opinion in Microbiology

      Volume: 29 Pages: 15-21

    • DOI

      10.1016/j.mib.2015.08.010

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Periodicity in attachment organelle revealed by electron cryotomography suggests conformational changes in gliding mechanism of Mycoplasma pneumoniae2016

    • Author(s)
      Kawamoto A, Matsuo L, Kato T, Yamamoto H, Namba K, Miyata M
    • Journal Title

      mBio

      Volume: 7 Pages: e00243-16

    • DOI

      10.1128/mBio.00243-16.

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Gliding direction of Mycoplasma mobile2015

    • Author(s)
      Morio H, Kasai T, Miyata M
    • Journal Title

      Journal of Bacteriology

      Volume: 198 Pages: 283-90

    • DOI

      10.1128/JB.00499-15

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Systematic structural analyses of attachment organelle in Mycoplasma pneumoniae2015

    • Author(s)
      Nakane D, Kenri T, Matsuo L, Miyata M
    • Journal Title

      PLOS Pathogens

      Volume: 11 Pages: e1005299

    • DOI

      10.1371/journal.ppat.1005299

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Three-Dimensional superlocalization imaging of gliding Mycoplasma mobile by extraordinary light transmission through arrayed nanoholes2015

    • Author(s)
      Lee W, Kinosita Y, Oh Y, Mikami N, Yang H, Miyata M, Nishizaka T, Kim D
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 9 Pages: 10896-908

    • DOI

      10.1021/acsnano.5b03934

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Gliding motility of Mycoplasma mobile on uniform oligosaccharides2015

    • Author(s)
      Kasai T, Hamaguchi T, Miyata M
    • Journal Title

      Journal of Bacteriology

      Volume: 197 Pages: 2952-7

    • DOI

      10.1128/JB.00335-15

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 滑走するマイコプラズマ2015

    • Author(s)
      宮田真人
    • Journal Title

      臨床と微生物

      Volume: 42 Pages: 465-468

  • [Journal Article] 最小微生物,マイコプラズマの滑走運動2015

    • Author(s)
      宮田 真人
    • Journal Title

      Biologia 阪大理生物同窓会誌

      Volume: 12 Pages: 10-15

    • Open Access
  • [Journal Article] Unitary step of gliding machinery in Mycoplasma mobile2014

    • Author(s)
      Kinosita Y, Nakane D, Sugawa M, Masaike T, Mizutani K, Miyata M, Nishizaka T
    • Journal Title

      Proceeding of National Academy of Sciences

      Volume: 111 Pages: 8601-6

    • DOI

      10.1073/pnas.1310355111

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 最小生物,マイコプラズマ滑走運動のメカニズム2014

    • Author(s)
      宮田真人
    • Journal Title

      科研費NEWS

      Volume: 3 Pages: 16

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Mycoplasma mobile の新奇滑走タンパク質の構造的洞察2016

    • Author(s)
      浜口 祐,田原悠平,松生大輝,宮田真人
    • 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 (大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [Presentation] Origin of motility suggested by special bacteria2016

    • Author(s)
      Miyata M
    • Organizer
      The 2015 OCARINA Annual International Meeting
    • Place of Presentation
      大阪市立大学 学術情報総合センター (大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-03-17 – 2016-03-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mollicutes species developed three motility systems independently2016

    • Author(s)
      Miyata M
    • Organizer
      University of Bordeaux - Osaka University, Osaka City Universtity Mini-Symposium on Synthetic Biology
    • Place of Presentation
      大阪大学産業科学研究所 (大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-01-26
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Gliding machinery of Mycoplasma mobile, pathogenic bacterium2015

    • Author(s)
      Miyata M
    • Organizer
      the 2nd EastAsia Microscopy Conference (EAMC2)
    • Place of Presentation
      姫路商工会議所 (兵庫県姫路市)
    • Year and Date
      2015-11-24 – 2015-11-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 最小細菌、マイコプラズマの滑走運動2015

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      大阪大学微生物研究所アドバンスセミナー
    • Place of Presentation
      大阪大学 谷口記念講堂 (大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-25
    • Invited
  • [Presentation] 最小細菌、マイコプラズマの滑走運動2015

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      エアロ・アクアバイオメカニズム学会 第33回定例講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学 (鳥取県鳥取市)
    • Year and Date
      2015-09-03
    • Invited
  • [Presentation] 最小生物、マイコプラズマの滑走運動2015

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      琵琶湖グランドホテル (滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-06-04 – 2015-06-05
    • Invited
  • [Presentation] マイコプラズマ・モービレの滑走装置に局在する新奇タンパク質2015

    • Author(s)
      松本 優,川北祥人,見理 剛,森 茂太郎,木下実紀,濵口 祐,宮田真人
    • Organizer
      日本マイコプラズマ学会 第42回学術集会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (東京都港区)
    • Year and Date
      2015-05-22 – 2015-05-23
  • [Presentation] Mycoplasma pneumoniae, P1 adhesin の構造と機能2015

    • Author(s)
      浜口 祐,田原悠平,宮田真人
    • Organizer
      日本マイコプラズマ学会 第42回学術集会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (東京都港区)
    • Year and Date
      2015-05-22 – 2015-05-23
  • [Presentation] Visualization of surface and intracellular structures of the gliding machinery of Mycoplasma mobile2015

    • Author(s)
      Clothilde BERTIN, 田原悠平, 片山栄作, 宮田真人
    • Organizer
      第88回 日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      長良川国際会議場 (岐阜県岐阜市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-28
    • Invited
  • [Presentation] Bridging protein in gliding machinery of Mycoplasma mobile2015

    • Author(s)
      濵口 祐, 田原悠平, 宮田真人
    • Organizer
      The 2014 OCARINA Annual International Meeting
    • Place of Presentation
      大阪市立大学 学術情報総合センター (大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Internal structure and structural change of gliding machinery in Mycoplasma mobile2015

    • Author(s)
      Nishikawa M, Nakan D, Kawamoto S, Kato T, Namba K, Miyata M
    • Organizer
      IGER International Symposium on Frontiers in Biological Research with Advanced Electron Microscope Technologies
    • Place of Presentation
      名古屋大学 ES総合館 (愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-01-15 – 2015-01-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exploration of the gliding machinery of Mycoplasma mobile by quick-freeze-deep-etch replica electron microscopy2015

    • Author(s)
      Bertin C, Tahara Y, Katayama E, Miyata M
    • Organizer
      IGER International Symposium on Frontiers in Biological Research with Advanced Electron Microscope Technologies
    • Place of Presentation
      名古屋大学 ES総合館 (愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-01-15 – 2015-01-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 滑走するマイコプラズマ2014

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      第7回ニコニコ学会βシンポジウム
    • Place of Presentation
      ニコファーレ (東京都港区)
    • Year and Date
      2014-12-20
    • Invited
  • [Presentation] 最小微生物、マイコプラズマの滑走運動2014

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第40回討論会
    • Place of Presentation
      愛媛大学 南加記念ホール (愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2014-12-11 – 2014-12-13
    • Invited
  • [Presentation] マイコプラズマ運動三種盛り2014

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      理研シンポジウム 第4回分子モーター討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学 生命機能研究科 (大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2014-06-27 – 2014-06-28
    • Invited
  • [Presentation] マイコプラズマの滑走運動の機構2014

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      6月分子ロボティクス研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 高等総合研究館 (愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2014-06-09
    • Invited
  • [Presentation] Localization and roles of F-ATPase subunit homologs and P42 of Mycoplasma mobile revealed by gene manipulation2014

    • Author(s)
      Tulum I, Yabe M, Uenoyama A and Miyata M
    • Organizer
      20th Congress of International Organization for Mycoplasmology
    • Place of Presentation
      The Carlos Gomes Theater (Blumenau, Brazil)
    • Year and Date
      2014-06-01 – 2014-06-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 最小微生物、マイコプラズマの滑走運動2014

    • Author(s)
      宮田真人
    • Organizer
      第15回大阪大学理学部同窓会
    • Place of Presentation
      大阪大学 理学部 大講義室 (大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2014-05-03
    • Invited
  • [Book] 最新マイコプラズマ学2016

    • Author(s)
      神谷 茂, 泉川欣一, 賀来満男, 佐々木次雄, 難波成任, 宮田真人, 大島研郎, 柿澤茂行, 見理 剛, 佐々木裕子, 佐藤静夫, 皿谷 健, 柴田健一郎, 清水 隆, 田中裕士, 原澤 亮, 堀野敦子, 松田和洋, 柳原 格, 渡邉秀裕(ほか37名)
    • Total Pages
      259(19-24)
    • Publisher
      近代出版
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/~miyata/index.html

  • [Remarks] 新学術領域「運動マシナリー」総括班による先端的電子顕微鏡観察法の開発 Facebook

    • URL

      https://www.facebook.com/freeze.fracture

  • [Remarks] 領域ホームページ

    • URL

      http://bunshi5.bio.nagoya-u.ac.jp/~mycmobile/index.php

  • [Remarks] 新学術領域「運動マシナリー」による汎用3Dプリンターの生物学への応用 Facebook

    • URL

      https://www.facebook.com/motility.machinery

  • [Remarks] 運動マシナリー・ディスカッション Facebook

    • URL

      https://www.facebook.com/mycmobile

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-02-07  

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