キャピラリー電気泳動システムを利用したバクテリア生体分子モーターのモデル構築

• 研究課題/領域番号: 14658213
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 石島 秋彦 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80301216)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2002年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: 電気泳動 / ナノマニピュレーション / 1分子計測 / バクテリア / べん毛モーター / イオン駆動力 / 大腸菌 / ビブリオ菌 / 回転運動 / キャピラリー / 生体分子モーター / 電気化学ポテンシャル / 情報装置

研究概要

・キャピラリー電気泳動システムの構築
溶液中の局所的な溶液のイオン強度を自在に制御するためのキャピラリー電気泳動システムの構築を行った.溶液を満たしたマイクロニードルとサンプル溶液自体に電極を構築し,電位差を与えることによりイオン化溶液の注入を行うことに成功した.しかし,このマイクロニードル自体を菌体内部に挿入することを試みたが,菌体表面の構造物,菌体自体のサイズの問題から,成功することはできなかった.
・キメラ菌体の構築,計測への最適化
そこで,本間らによって構築されたナトリウム駆動型とプロトン駆動型のバクテリアべん毛モーターのキメラ菌体を用いることを行った.このキメラ菌体はローターはプロトン駆動型由来,ステーターはプロトン駆動型とナトリウム駆動型とのキメラタンパクを有し,ナトリウムイオンの流れによって回転発生することができる.菌体自体はプロトン駆動型である大腸菌を用いるため,安定した回転計測,タンパクの発現の制御,走化性などの情報伝達との関連,など,バクテリア生体分子モーターのモデル構築には最適な系である.
今回我々は,本間らによって構築された菌体を回転計測に適するように改変を行った.具体的には,ニードル状タンパク,Pili,の除去,プロトン駆動型ステータータンパク,MotA, MotB,の除去,フィラメントタンパク,FliC、の除去,Stickyフィラメントタンパク,Sticky FliC,の導入,などである.このようにして得られた新キメラ菌体のべん毛の回転はナトリウム依存性を示していることが確認できた.

研究成果

• [文献書誌] Sowa, Y., Hotta, H., Homma, M., Ishijima, A.: "Torque-speed Relationship of the Na^+-driven Flagellar Motor of Vibrio alginolyticus."Journal of Molecular Biology. 327. 1043-1051 (2003)
• [文献書誌] Kimura Y, Toyoshima N, Hirakawa N, Okamoto K, Ishijima A.: "A Kinetic Mechanism for the Fast Movement of Chara Myosin."Journal of Molecular Biology. 328. 939-950 (2003)
• [文献書誌] Y.Ishi, A.Ishijima, T.Yanagida: "Coupling between chemical and mechanical events and conformation of single protein molecules"Results and Problems in Cell Differentiation. 36. 87-105 (2002)
• [文献書誌] Kazuo Kitamura, Akihiko Ishijima, Makio Tokunaga, Toshio Yanagida: "Single-Molecule Nanobiotechnology"AAPPS Bulletin. Vol.11,No.4. 2-8 (2002)
• [文献書誌] Yorimitsu T, Sowa Y, Ishijima A, Yakushi T., Homma M: "The Systematic Substitutions Around the Conserved Charged Residues of the Cytoplasmic Loop of Na(+)-driven Flagellar Motor Component PomA"J Mol Biol. 320(2). 403-413 (2002)
• [文献書誌] Ishii Y, Ishijima A, Yanagida T: "Coupling between chemical and mechanical events and conformation of single protein molecules"Results Probl Cell Differ. 36. 87-105 (2002)
• [文献書誌] Kimura Y, Toyoshima N, Hirakawa N, Okamoto K, Ishijima A, Higashi-Fujime S: "Mechanical properties of Chara myosin"BIOPHYS J. 82(1). 1999 Part 2 (2002)
• [文献書誌] Sowa Y, Hotta H, Ishijima A, Homma M: "Torque-speed relationship of the Na+-driven flagellarmotor of vibrio alginolyticus"JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY. (in press).