2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of prokaryotic nanosized-organelle regulatory mechanism using molecular imaging
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19H02868
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
田岡 東 金沢大学, 生命理工学系, 准教授 (20401888)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細菌 / オルガネラ / イメージング / 細胞骨格 / 磁性細菌 / アクチン / 磁気感知 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、磁性細菌が地磁気を感知するために合成するオルガネラ「マグネトソーム」の細胞内配置を制御するための仕組みを明らかにすることを目的とする。アクチン様蛋白質MamKはマグネトソームの配置や固定を行う細胞骨格を形成する。昨年度までの研究で、MamJはMamKの重合特性を調節し、短いMamK繊維を形成することがわかった。そこで、高速AFMを用いてMamJ存在かで重合するMamK繊維を観察したところ、繊維伸長は、一定の長さで停止し重合が平衡状態に達していることが推察された。MamJ濃度のMamK繊維の長さへの影響を調べたところ、MamK繊維の長さはMamJ濃度に依存的に短くなった。細胞内のMamKとMamJの存在比である1:2の条件では、AFMで観察されたMamK繊維はクライオトモグラフィで細胞内に観察されたMamK繊維の長さと類似していた。このことから、MamJは、MamKの重合特性を制御し短く動的なMamK繊維を形成することが明らかになった。
MamJは、マグネトソームの細胞質側表層にある蛋白質層（マトリクス）に局在する。そこで、MamJを表面に固定したマグネトソームに見立てビーズをMamK重合反応液に加える再構成実験を行った。その結果、ビーズの表面にMamKが濃縮され繊維が形成されることがわかった。以上の結果からMamJ機能モデルを提案した。MamJは、マグネトソーム表層でMamK繊維と相互作用し、 MamK繊維をマグネトソーム表層に濃縮、MamJの働きでマグネトソーム表層に短く動的なMamK繊維を形成する。この短く動的なMamK繊維が、マグネトソームの凝集や分散を防ぎ、直鎖状につなぎ止める。この結果は、細胞骨格による原核細胞オルガネラの配置機構に新しい知見をもたらしており、当該分野の発展や細菌オルガネラを用いた応用研究のための基盤として貢献しうる。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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