Elucidation of the polymerization mechanisms of bacterial FtsZ.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: MATSUI Takashi 北里大学, 理学部, 講師 (30463582)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 武司 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20719447) ; 渡辺 豪 北里大学, 未来工学部, 教授 (80547076)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: X線結晶構造解析 / 透過型電子顕微鏡 / 構造プロテオミクス / 機械学習 / 分子動力学計算 / FtsZ

Outline of Final Research Achievements

FtsZ is conserved in bacteria and is involved in the bacterial cell division. This study aimed to elucidate the mechanisms of molecular stability and structural changes in FtsZ molecules using physicochemical and computational methods such as X-ray crystallography, molecular dynamics (MD) simulations, cryo-electron microscopy, and mass spectrometry. The results revealed differences in FtsZ's structural changes and stability among the bacteria. Additionally, the study indicated that variations in amino acids in the hinge region between bacterial strains might influence this structural stability.

Free Research Field

タンパク質科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、細菌感染症の新規ターゲット候補であるFtsZを対象に、FtsZの構造変化や安定性が細菌ごとに異なる可能性を示唆したものである。構造変化や安定性の発現機構の違いを原子分解能でより詳細に明らかにすることができれば、温度などの生育環境の異なる細菌でFtsZがなぜ同じように機能するのかという物理化学的な理解が可能となる。さらに、菌株間の分子運動性の違いを活用した、特定の細菌選択的な抗菌分子の設計に寄与するなど、社会問題である細菌感染症に対する応用研究へと進展することが期待できる。