Verification of "rotation model" of bacterial flagellar rotor with single-molecule analysis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02454
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Institute for Molecular Science
• Principal Investigator: IINO Ryota 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 教授 (70403003)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: １分子計測 / 分子モーター

Outline of Final Research Achievements

With the aim of verifying a “rotational model” of the stator PomAB complex of the bacterial flagellar motor, we have achieved the generation of mutants with glass substrate-anchoring and gold nanoparticle probe-binding tags that are applicable to single-molecule measurement under an optical microscope. Furthermore, by introducing a cysteine mutation in the plug region of PomB, reversible activation of Na ion transport by the PomAB complex was achieved by a low molecular weight compound. We believe that these results are an important step toward understanding how the stator complex rotates the bacterial flagellum to generate propulsive force.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

べん毛モーター固定子複合体の構造から提案された「回転モデル」がもし正しい場合、マクロな人工機械で汎用されているトルク増大機構である「減速機」をナノサイズの回転分子モーターも持っていることになり、べん毛モーターが非常に大きなトルクを発生できる仕組みが明らかとなる。また、スケールが大きく異なるナノモーター、マクロモーターが持つ仕組みの共通性や独自性を明らかにすることで、これまでない人工モーターの創製が可能になると期待される。