2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring of a new molecular motor in archaeal flagella
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15H04364
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
西坂 崇之 学習院大学, 理学部, 教授 (40359112)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アーキアべん毛 / アーキアラ / ハロアーキア / IV型分泌装置 / ATP駆動型回転モーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命科学の未踏の領域である「古細菌（Archaea、アーキア）遊泳の分子メカニズム」を解明するため、１分子計測技術をアーキア回転モーターの研究に応用した。極限環境で生息するアーキアが有するべん毛の根元にある運動装置は、理解が進んでいる真核生物の分子モーターや大腸菌の回転モーターと異なり、ATP駆動による分泌装置がベースとなった独自の運動機構を備えていると考えられている。細菌学のみならず、進化・タンパク質科学・ナノマシンデザインからも注目すべき課題であるはずだが、培養条件や実験の再現性の難しさから、これまでに大きな進展は見られていなかった。
そこで本研究グループでは、運動装置の構造、それが生み出す流体への推進力の定量化、さらには、装置の単位素子が生み出すステップを検出し、新規の分子モーターにおける化学―力学共役の詳細を明らかにした。これらの成果は平成28年度、原著論文として取りまとめることができ、生物物理学の視点からアーキア回転モーターに取り組んだ当該分野における初めての研究となった。
平成30年度では、28年に発表した研究では測定に至らなかった、モーターのエネルギー出力というもっとも重要なパラメータの精密測定に取り組んだ。ガラス面上にアーキア本体を固定し、突き出た一本のアーキアべん毛に蛍光粒子を吸着させ、その軌道を詳細に観察する。粒子の大きさと回転半径、角速度から粘性抗力を詳細に見積もることによって、アーキアモーターがトルク一定型であることを世界で初めて示した。さらに予想されるATPの加水分解のエネルギー（つまりは入力）と一回転で行う仕事との間に矛盾があることを見い出し、ATP駆動型回転モーターにおける新しい普遍的なモデルを提案することに成功した。
４年間における本課題によって生み出された数々の成果を通じて、アーキアモーターという新しい研究分野を開拓することができたといえる。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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