2012 Fiscal Year Annual Research Report
The elucidation of the molecular mechanisms of ion selectivity of hybrid bacterial flagellar motors
| Project Area | Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity |
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| Project/Area Number |
24117005
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
伊藤 政博 東洋大学, 生命科学部, 教授 (80297738)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | べん毛モーター / 好アルカリ性細菌 / イオンチャンネル / ハイブリッドモーター / 枯草菌 / 固定子 / プロトン駆動力 / ナトリウム駆動力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、我々の研究グループにより外環境に応答してH+とNa+の二種類の共役イオンを使い分ける新奇な“ハイブリッド型べん毛モーター”が好アルカリ性Bacillus属細菌から発見されて以来、この分野は新たな時代に入ったといえる。本研究は、伊藤がエネルギー変換ユニットであるべん毛モーター固定子タンパク質のハイブリッド型と単一イオン利用型のアライメント解析からイオン選択に関与すると推定される固定子複合体のアミノ酸残基を選定して、変異導入実験を行うことでイオン選択に重要な領域を同定することと、連携研究者の今田と協力して、べん毛固定子複合体のX線結晶構造解析からのイオン選択透過分子機構の解明を目指す。平成24年度は、半年間と短い期間であったが、下記の２つのテーマについて研究を推進した。べん毛固定子複合体Motタンパク質のイオン選択透過には、MotB型サブユニットの膜貫通領域が重要と考えられている。そこで、テーマ１では、ハイブリッド型と単一イオン型の共役イオンの異なる固定子複合体のMotB型サブユニットの膜貫通領域の相同性解析を行い、共役イオン選択に関与すると推定されるアミノ酸残基を選定し、部位特異的変異導入法で変異体を構築中である。また、変異体を用いた遊泳速度測定や阻害剤実験から各種共役イオンのイオン選択透過に重要な領域を同定中である。このほかにも、新規なべん毛固定子の探索を行っている。テーマ2では、B. alcalophilusのK+とNa+で駆動するべん毛モーター固定子MotPSの大腸菌での大量発現系の確立を行うことを目的とした。X線結晶構造解析を行うには、3次元的に均一な試料が大量に必要である。そこで、膜タンパク質の発現に適した大腸菌C41株を用いた大量発現系の構築を試みるために、5種類の高発現ベクターに目的遺伝子をクローニングし、発現量の検討を行っている。
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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
上記の研究実績の概要に記したテーマ１に関しては、おおむね順調と考えている。また、新規べん毛固定子の探索にも取り組み、成果を上げつつある。テーマ２に関しては、膜タンパク質である固定子複合体の結晶化に向けた取り組みは、条件検討を始めたばかりであるが、初年度としては順調であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の研究実績の概要に記したテーマ１に関しては、本年度中に実験結果がまとまったものから成果をまとめたいと考えている。テーマ２に関しては、べん毛モーター固定子MotPSのX線結晶構造解析を行ために、精製度を上げると共に、試料の凝集状態や分散状態を確認しながら、条件の精度を詰めて構造解析が可能な結晶の取得を試みる。そして、少しでも早く構造解析まで進めるように努力する。
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