2016 Fiscal Year Annual Research Report
Energy conversion mechanism of bacterial flagellar supramolecular motor
Project Area | Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity |
Project/Area Number |
24117004
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Research Institution | Nagoya University |
Principal Investigator |
本間 道夫 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (50209342)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南野 徹 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (20402993)
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 | べん毛 / 生体エネルギー変換 / 低温電子顕微鏡 / モーター / 運動 |
Outline of Annual Research Achievements |
ビブリオ(Vibrio)種は、海洋環境に生息するグラム陰性細菌である。ヒトおよび動物の病原体として知られているほとんどのビブリオ種は非常に高い運動性をもつ。低温電子断層撮影法(cryo-ET)により多毛になったビブリオ菌極毛変異体をもちいることで多くの画像を取得可能になり、詳細なべん毛モーター構造モデルの作成を行った。べん毛繊維を囲んでいるシースにべルトのようなリング状の構造が観察され、これをSリングと名付けた。ビブリオ特異的モーター構造において、MotXとMotYから構成される T-リングが13回対称性を有することを示した。これまで詳細に研究されているサルモネラ菌とビブリオ菌のモーター構造の比較することができた。べん毛モーターは時計回り(CW)と反時計回り(CCW)の両方向で回転することができる。ナトリウムイオン駆動型ビブリオ菌モーターでは、2種類の膜タンパク質(PomA, PomB)から構成される固定子と、3種類の可溶性タンパク質(FliG, FliM, FliN)からなる回転子との相互作用によって回転力が作られる。FliGとPomAの相互作用面が変化することによって回転方向が切り替わると考えられている。べん毛の回転方向切り替えの際にFliGがどのように構造構造変化するのかを、回転方向制御に異常がみられる変異体の取得とその解析によって明らかにした。枯草菌のナトリウムイオン駆動型べん毛モーターの固定子複合体であるMotPS複合体が、外部負荷を感知して回転子リング複合体の周りに配置される固定子の数を制御することを示した。また、MotPS複合体はナトリウムイオンやポリ多糖に依存してべん毛モーターに組み込まれることが判明した。さらに、高速AFMによりMotSの構造変化の可視化に成功した。そして、MotSのC末端部分の構造変化がナトリウムイオンに依存することを明らかにした。
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Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Identical folds used for distinct mechanical functions of the bacterial flagellar rod and hook.2017
Author(s)
Fujii, T., Kato, T., Hiraoka, K.D., Miyata, T., Minamino, T., Chevance, F., Hughes, K. & Namba, K.
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 8
Pages: 14276
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Bacterial flagella grow through an injection-diffusion mechanism.2017
Author(s)
Renault, T.T., Abraham, A.O., Bergmiller, T., Parados, G., Rainville, S., Charpentier, E., Guet, C.C., Tu, Y., Namba, K., Keener, J.P., Minamino, T., Erhardt, M.
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Journal Title
eLife
Volume: 6
Pages: e23136
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Load- and polysaccharide-dependent activation of the Na+-type MotPS stator in the Bacillus subtilis flagellar motor.2017
Author(s)
Terahara, N., Noguchi, Y., Nakamura, S., Kamiike, N., Ito, M., Namba, K., Minamino, T.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Pages: 46081
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Straight and rigid flagellar hook made by insertion of the FlgG specific sequence into FlgE.2017
Author(s)
Hiraoka, K.D., Morimoto, Y.V., Inoue, Y., Fujii, T., Miyata, T., Makino, F., Minamino, T. & Namba, K.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Pages: 46723
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The tetrameric MotA complex as the core of the flagellar motor stator from hyperthermophilic bacterium.2016
Author(s)
Takekawa N, Terahara N, Kato T, Gohara M, Mayanagi K, Hijikata A, Onoue Y, Kojima S, Shirai T, Namba K, Homma M.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 6
Pages: 31526
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Crane suggests conformational changes in gliding mechanism of Mycoplasma pneumoniae.2016
Author(s)
Kawamoto, A., Matsuo, L., Kato, T., Yamamoto, H., Namba, K., Miyata, M.
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Journal Title
mBio
Volume: 7
Pages: e00243-16
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Rearrangements of α-helical structures of FlgN chaperone control the binding affinity for its cognate substrates during flagellar type III export.2016
Author(s)
Kinoshita, M., Nakanishi, Y., Furukawa, Y., Namba, K., Imada, K., Minamino, T.
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Journal Title
Mol. Microbiol.
Volume: 101
Pages: 656-670
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Structural stability of flagellin subunit affects the rate of flagellin export in the absence of FliS chaperone.2016
Author(s)
Furukawa, Y., Inoue, Y., Sakaguchi, A., Mori, Y., Fukumura, T., Miyata, T., Namba, K., Minamino, T.
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Journal Title
Mol. Microbiol.
Volume: 102
Pages: 405-416
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] High-resolution pH imaging of living bacterial cell to detect local pH differences.2016
Author(s)
Morimoto, Y.V., Kami-ike, N., Miyata, T., Kawamoto, A., Kato, T., Namba, K. & Minamino, T.
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Journal Title
mBio
Volume: 7
Pages: e01911-16
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Visualization of 11- and 34-fold rotational symmetries in the MS ring of the bacterial flagellum by electron cryomicroscopy.2017
Author(s)
Kawamoto, A., Kaido, A., Kinoshita, M., Miyata, T., Minamino, T., Kato, T., Namba, K.
Organizer
OIST Workshop “Bacterial flagella, injectisomes & type III secretion systems” joint with Annual Flagella Meeting
Place of Presentation
OIST, Kunigami-gun, Okinawa
Year and Date
2017-03-02 – 2017-03-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Structural property of the periplasmic TPR domain of SflA, a DnaJ family protein involved in flagellation of Vibrio alginolyticus2017
Author(s)
Mayuko Sakuma1,2, Satoshi Inaba2, Shoji Nishikawa3, Takehiko Nishigaki2, Seiji Kojima2, Katsumi Imada3, and Michio Homma1,2
Organizer
OIST Workshop “Bacterial flagella, injectisomes & type III secretion systems” joint with Annual Flagella Meeting
Place of Presentation
沖縄科学技術大学院大学(沖縄県国頭郡)
Year and Date
2017-03-01 – 2017-03-01
Int'l Joint Research
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[Presentation] 高圧力下にある磁性細菌MO-1の運動観察2017
Author(s)
西山雅祥, Juanfang Ruan, 加藤貴之, 南野徹, Long-Fei Wu, 原田慶恵
Organizer
2017年生体運動研究合同班会議
Place of Presentation
神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
Year and Date
2017-01-07 – 2017-01-07
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[Presentation] 最新低温電子顕微鏡“CryoARM”の性能. Performance of State-of-the-art Cryo EM, named “CryoARM”2016
Author(s)
Kato, T., Hosogi, N., Kaneko, T., Ishikawa, I., Namba, K
Organizer
第54回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
つくば国際会議場(茨城県つくば市)
Year and Date
2016-11-27 – 2016-11-27
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[Presentation] Visualization of 11- and 34-fold rotational symmetries in the MS ring of the bacterial flagellum by electron cryomicroscopy.2016
Author(s)
Kawamoto, A., Kaido, A., Kinoshita, M., Miyata, T., Minamino, T., Kato, T., Namba, K.
Organizer
第54回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
つくば国際会議場(茨城県つくば市)
Year and Date
2016-11-27 – 2016-11-27
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[Presentation] サルモネラ属菌FliFG融合変異型べん毛モーターの動態機能計測. Functional analysis of a FliFG deletion-fusion mutant flagellar motor.2016
Author(s)
Sakai, T., Mori, K., Inoue, Y., Miyata, T., Terahara, N., Morimoto, Y., Kato, T., Namba, K., Minamino, T.
Organizer
第54回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
つくば国際会議場(茨城県つくば市)
Year and Date
2016-11-27 – 2016-11-27
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[Presentation] High resolutions structural analysis of the 100S ribosome2016
Author(s)
Kato, T., Miyata, T., Ueta, M., Wada, A., Wada, C., Namba, K
Organizer
GRC on 3DEM
Place of Presentation
The Chinese University of Hong Kong(Hon Kong, China)
Year and Date
2016-06-19 – 2016-06-24
Int'l Joint Research
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