2013 Fiscal Year Annual Research Report
べん毛超分子モーターの運動エネルギー変換メカニズム
| Project Area | Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity |
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| Project/Area Number |
24117004
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
本間 道夫 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50209342)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 貴之 大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (20423155)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 運動マシナリー / べん毛 / 電子顕微鏡 / エネルギー変換 / 生体膜超分子 |
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| Research Abstract |
べん毛モーターは固定子と回転子という二つの部位から構成されている。回転力産生において重要な回転子構成タンパク質として、FliG, FliM, FliNが挙げられる。一方、固定子は、4回膜貫通型タンパク質MotAと1回膜貫通型タンパク質MotBから構成されており、MotA4MotB2ヘテロ6量体を形成し、固定子へのイオンの流入と共役して、MotAの細胞質側領域とFliGのC末端ドメインが相互作用し、回転力が発生すると考えられている。A. aeolicus VF5株のゲノム配列を解析したところ、固定子遺伝子として１つのmotA遺伝子と2つのmotB遺伝子(motB1, motB2)があることが分かった。A. aeolicusのゲノムDNAからこれらの遺伝子をPCRにより増幅し、プラスミドベクターpCold I, pBAD24, pSBETaへとクローニングした。大量発現のために、pCold I- motAB1を大腸菌BL21-CodonPlus (DE3)-REPL株に導入して発現させたところ、A. aeolicusのMotAはこれまでに用いた他の菌種のMotA相同タンパク質の中でも、特によく発現することが分かった。また、MotAを発現させた大腸菌から回収した膜画分を界面活性剤Cymal-5で可溶化し、良い精製度で大量にMotAが得られたが、A. aeolicusのMotA/Bは大腸菌(ΔmotAB株)の中では機能しなかった。一方、ペリプラズム領域を大腸菌のMotBと置き換えたキメラ体では、大腸菌中でわずかに機能した。ここから、運動能が上昇する自然発生突然変異体を得ることに成功した。この運動能向上変異体を用い、ナトリウムイオンの運動能依存性を示すことが出来た。これにより、A. aeolicusの持つべん毛モーターがナトリウム型であることを証明できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
クライオ電子顕微鏡によるモーター構造解析については、基部体の単粒子解析が遅れており、詳細なべん毛モーター構造を明らかにできていない。しかし、高度高熱菌由来のモーター遺伝子のクローン化と発現には成功しており、モーター機能解明への大きな足がかりを得たといえる。従って、全体としては、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ビブリオ菌由来の基部体精製は、理由がわからないがプロトン型のものに比べ、非常に手こづっている。しかし、粘り強く進めていく予定である。一方、高度高熱菌由来のモーター蛋白質が大腸菌で機能することを発見したことから、この蛋白質について研究を集中することにより、研究の推進をする。すべての研究計画がうまく進行している訳ではないが、おおむね順調に計画は進行している。大筋で、これまでどおりに研究を進めることで問題はない。
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[Journal Article] Swimming behaviour and magnetotaxis function of the marine bacterium strain MO-1.2014
Author(s)
Zhang, S.-D., Petersen, N., Zhang, W.-J., Cargou, S., Ruan, J., Murat, D., Santini, C.-L., Song, T., Kato, T., Notareschi, P., Li, Y., Namba, K., Gue, An-M. & Wu,L.-F.
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Journal Title
Environmental Microbiology Reports
Volume: 6
Pages: 14-20
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] High-speed atomic force microscopic observation of ATP-dependent rotation of the AAA+ chaperone p97.2013
Author(s)
Noi, K., Yamamoto, D., Nishikori, S., Arita-Morioka, K., Kato, T., Ando, T., Ogura, T.
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Journal Title
Structure
Volume: 21
Pages: 1-11
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Common and distinct structural features of Salmonella injectisome and flagellar basal body.2013
Author(s)
Kawamoto, A., Morimoto, Y.V., Miyata, T., Minamino, T., Hughes, K.T., Kato, T. & Namba, K.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 3
Pages: 3369
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] CheY-P binding to the bacterial flagellar motor affects not only the direction but also the speed of rotation.2014
Author(s)
Hiraoka, K., Morimoto, Y.V., Fujii, T., Miyata, T., Makino, F., Minamino, T., Namba, K.
Organizer
GRC on Sensory Transduction in Microorganisms
Place of Presentation
Ventura Beach Marriott (USA)
Year and Date
20140113-20140114
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[Presentation] Functional analysis of the bacterial flagellar motor in fliFG fusion mutants.2014
Author(s)
Mori, K., Hiraoka, K., Morimoto, Y.V., Miyata, T., Kami-ike, N., Minamino, T., Namba, K
Organizer
GRC on Sensory Transduction in Microorganisms
Place of Presentation
Ventura Beach Marriott (USA)
Year and Date
20140113-20140114
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[Presentation] Common and distinct structural features of Salmonella injectisome and flagellar basal body.
Author(s)
Kawamoto, A., Morimoto, Y.V., Miyata, T., Minamino, T., Hughes, K.T., Kato, T., Namba, K.
Organizer
GRC on Sensory Transduction in Microorganisms
Place of Presentation
Ventura Beach Marriott (USA)
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[Presentation] MotBペリプラスム領域のin-flame欠損がサルモネラ菌べん毛モーターの出力特性に及ぼす影響
Author(s)
Nakamura, S., Morimoto, Y.V., Castillo, D.J., Che, Y.-S., Kami-ike, N., Kudo, S., Minamino, T., Namba, K.
Organizer
第51回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
国立京都国際会館（京都府）
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[Presentation] クライオ電子顕微鏡によるべん毛蛋白質輸送装置の構造と分子機構
Author(s)
Kawamoto, A., Miyata, T., Morimoto, Y.V., Minamino, T., Kato, T., Namba, K.
Organizer
第51回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
国立京都国際会館（京都府）
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[Presentation] 細菌べん毛基部体中のスイッチ蛋白質FliGの位置ならびに配向の同定.
Author(s)
Miyata, T., Kato, T., Morimoto, Y.V., Kawamoto, A., Matsunami, H., Namba, K.
Organizer
第51回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
国立京都国際会館（京都府）
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[Presentation] Torque-speed relationship of the flagellar motor consisting of two distinct stators.
Author(s)
Terahara, N., Noguchi, Y., Nakamura, S., Kami-ike, N., Minamino, T., Ito, M., Namba, K.
Organizer
第51回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
国立京都国際会館（京都府）
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[Presentation] 細菌べん毛輸送装置構成蛋白質FlhAの変異に対するロバストネス
Author(s)
Minamino, T., Kinoshita, M., Hara, N., Koya, S., Nishioka, N., Kojima, S., Ihara, K., Homma, M., Namba, K.
Organizer
第51回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
国立京都国際会館（京都府）
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