2019 Fiscal Year Annual Research Report
Three types of motility mechanisms in pathogenic bacteria, class Mollicutes
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17H01544
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
宮田 真人 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50209912)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 細胞運動 / 光学顕微鏡 / クライオ電子顕微鏡 / 構造生物学 / 単粒子解析 / 合成細菌 / 電子線クライオトモグラフィー / 遺伝子操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高等動植物に寄生することで特殊な進化を達成した病原細菌，Mollicutes綱（モリクテス綱）は，小さなグループであるにもかかわらず，3種類ものユニークな運動メカニズムを有している．私たちはこれまでの独自の研究で，Mycoplasma mobile（以下，モービレと略）の滑走運動メカニズムのアウトラインを明らかにし，Mycoplasma pneumoniae（以下，ニューモニエと略）などの滑走運動とSpiroplasma eriocheiris（以下，スピロプラズマと略）などの遊泳運動メカニズムの理解に大きく貢献してきた．本研究では，これら3種の運動メカニズム全てを，構造，反応，進化の面から徹底的に究明することを目的とした．
本年度，モービレ滑走運動については，“モーター”に相当する部分を単離し，クライオ電子顕微鏡による観察と，コンピューターによる像の計算を行うことで，18分子のタンパク質から構成される1.5 MDaの超分子複合体構造を4.8オングストロームの分解能で明らかにした．その結果，モーターの進化と運動のメカニズムについて原子レベルで議論することに成功した．ニューモニエ滑走運動については，菌体が細胞全体で20ピコニュートンに相当する力発生を，多くのあしを動かすことで達成していることを明らかにした．スピロプラズマ遊泳運動については，2018年度に合成細菌JCVI-syn3.0Bにスピロプラズマの7タンパク質を発現することで遊泳を再現することに成功したため，この系を用いてそれぞれのタンパク質の役割を明らかにした．さらに遊泳装置の中心をなすfibrilタンパク質の構造をクライオ電子顕微鏡により3.6オングストロームの分解能で明らかにした．その結果，遊泳メカニズムの中心部分を原子レベルで議論することが可能となった．
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Tree of motility - A proposed history of motility systems in the tree of life2020
Author(s)
Miyata M, Robinson RC, Uyeda TQP, Fukumori Y, Fukushima S, Haruta S, Homma M, Inaba K, Ito M, Kaito C, Kato K, Kenri T, Kinosita Y, Kojima, Minamino T, Mori H, Nakamura S, Nakane D, Nakayama K, Nishiyama M, Shibata S, Shimabukuro K, Tamakoshi M, Taoka A, Tashiro Y, Tulum I, Wada H, and Wakabayashi K.
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Journal Title
Genes to Cells
Volume: 25
Pages: 6-21
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Bacterial actin homolog, MreBs and fibril are essential for the swimming motility of Spiroplasma eriocheiris2019
Author(s)
Ikuko Fujiwara, Daichi Takahashi, Yuya Sasajima, Hana Kiyama, Ayami Arakawa, K Kato, Tomoko Miyata, Shigeyuki Kakizawa, Keiichi Namba, Makoto Miyata
Organizer
11th Toyota Riken International Workshop on "Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
Int'l Joint Research / Invited
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