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細菌べん毛軸カップリングジョイントの分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 16310088
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料・ナノバイオサイエンス
研究機関大阪大学

研究代表者

今田 勝巳  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教授 (40346143)

研究分担者 難波 啓一  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (30346142)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
10,300千円 (直接経費: 10,300千円)
2006年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2004年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
キーワード構造生物学 / 電子顕微鏡 / ナノバイオ / ナノマシン / X線結晶解析 / 分子モーター / 1分子計測(SMD)
研究概要

1.べん毛軸構造構成蛋白質および複合体の結晶構造
(1)フック-フィラメント結合タンパク質HAP3 26kフラグメントの1.9Å分解能での構造解析に成功し、PDBに登録した。
(2)フック-フィラメント結合タンパク質HAP1 49kフラグメントの2.1Å分解能での構造解析に成功し、PDBに登録した。
(3)HAP2-HAP3-FlgN複合体の単離精製に成功した。
(4)HAP1-FlgN複合体の微結晶化を得た。
2.フック-フィラメントべん毛軸構造複合体の構造解析
(1)フック繊維の構造
低温電子顕微鏡法によるフック繊維の低分解能密度図に、既にX線結晶構造解析に成功していたフック31kDaフラグメントの原子構造をあてはめ、フック繊維の原子モデルを完成した。原子モデルに基づくシミュレーションから、サブユニット間の隙間がフックの柔軟性を生み出すことが示された。
(2)フック-フィラメント結合部の構造
フラジェリン、HAP1、HAP3のD1ドメインの構造類似性を用いてフックからフィラメントに至る原子モデルを構築し、力学特性の異なるフックとべん毛繊維をつなげる機構モデルを提出した。
(3)べん毛繊維の形態変換シミュレーション
3.ロッド-フック複合体の構造解析
大規模分子動力学シミュレーションおよび粗視化法を用いたシミュレーションにより、べん毛繊維部の多型変換を起こす相互作用部位、変換のきっかけとなる力のかかり方が明らかになった。
(1)フックフィラメントからFlgGロッドの逆伸長に成功し、単離精製が難しく困難を極めている全ロッドの構造解析に道を開いた。
(2)異常に長いFlgGロッドを構成するミュータント株から、FlgGロッドを含む基部体の単離精製し、極低温電子顕微鏡像解析から8.1Å分解能の再構成像を得た。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2007 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (24件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Gap compression/extension mechanism of bacterial flagellar hook as the molecular universal joint.2007

    • 著者名/発表者名
      Furuta, T. et al.
    • 雑誌名

      Journal of Structural Biology 157

      ページ: 481-490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Gap compression/extension mechanism of bacterial flagellar hook as the molecular universal joint.2007

    • 著者名/発表者名
      Furuta, T. et al.
    • 雑誌名

      J.Struct.Biol. 157

      ページ: 481-490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文]2007

    • 著者名/発表者名
      Furuta, T. etal.
    • 雑誌名

      Journal of Structural Biology (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Switch interactions control energy frustration and multiple flagellar filament structures.2006

    • 著者名/発表者名
      Kitao, A. et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences 103

      ページ: 4894-4899

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of a Rotating Bacterial Flagellum2006

    • 著者名/発表者名
      Arkhipov, A. et al.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 91

      ページ: 4589-4597

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Switch interactions control energy frustration and multiple flagellar filament structures.2006

    • 著者名/発表者名
      Kitao, A. et al.
    • 雑誌名

      Proc.Nat'l.Acad.Sci.U.S.A. 103

      ページ: 4894-4899

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of a Rotating.2006

    • 著者名/発表者名
      Arkhipov, A. et al.
    • 雑誌名

      Biophys.J. 91

      ページ: 4589-4597

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Switch interactions control energy frustration and multiple flagellar filament structures.2006

    • 著者名/発表者名
      Kitao, A. etal.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences 103

      ページ: 4894-4899

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of a Rotating Bacterial Flagellum2006

    • 著者名/発表者名
      Arkhipov, A. etal.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 91

      ページ: 4589-4597

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A partial atomic structure for the flagellar hook of Salmonella typhimurium.2005

    • 著者名/発表者名
      Shaikh, T.R. et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences 102

      ページ: 1023-1028

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Building the atomic model for the bacterial flagellar filament by electron cryomicroscopy and image analysis.2005

    • 著者名/発表者名
      Yonekura, K. et al.
    • 雑誌名

      Structure 13

      ページ: 407-412

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] べん毛による細菌の泳ぎと方向転換の分子機構2005

    • 著者名/発表者名
      今田勝巳 他
    • 雑誌名

      蛋白質 核酸 酵素 50

      ページ: 1328-1334

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 生体超分子のユニバーサルジョイント.In silicoで探る細菌べん毛フックのメカニズム.2005

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗 他
    • 雑誌名

      蛋白質 核酸 酵素 50

      ページ: 1335-1340

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A partial atomic structure for the flagellar hook of Salmonella typhimurium.2005

    • 著者名/発表者名
      Shaikh, T.R. et al.
    • 雑誌名

      Proc.Nat'l.Acad.Sci.U.S.A. 102

      ページ: 1023-1028

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure, function and self-assembly of the bacterial flagellum2005

    • 著者名/発表者名
      Imada, K. et al.
    • 雑誌名

      Protein, nucleic acid and enzyme. 50

      ページ: 1328-1334

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Universal joint of biological super molecule : Mechanism of bacterial flagellar hook investigated in silico2005

    • 著者名/発表者名
      Kitao, A. et al.
    • 雑誌名

      Protein, nucleic acid and enzyme. 50

      ページ: 1335-1340

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A partical atomic structure for the flagellar hook of Salmonella typhimurium.2005

    • 著者名/発表者名
      Shaikh, T.R.et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences 102

      ページ: 1023-1028

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Building the atomic model for the bacterial flagellar filament by electron cryomicroscopy and image analysis.2005

    • 著者名/発表者名
      Yonekura, K.et al.
    • 雑誌名

      Structure 13

      ページ: 407-412

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystallization of a core fragment of the flagellar hook protein, FlgE.2004

    • 著者名/発表者名
      Samatey, F.A. et al.
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section D 60

      ページ: 2078-2080

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure of the bacterial flagellar hook and implication for the molecular universal joint mechanism.2004

    • 著者名/発表者名
      Samatey, F.A. etal.
    • 雑誌名

      Nature 431・7012

      ページ: 1062-1068

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystallization of a core fragment of the flagellar hook protein FlgE.2004

    • 著者名/発表者名
      Samatey, F.A. et al.
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr. D60

      ページ: 2078-2080

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure of the bacterial flagella' hook and implication for the molecular universal joint mechanism.2004

    • 著者名/発表者名
      Samatey, F.A. et al.
    • 雑誌名

      Nature 431

      ページ: 1062-1068

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In Vitro Characterization of FlgB, FlgC, FlgF, FlgG, FliE Flagellar Basal Body Proteins of Salmonella.2004

    • 著者名/発表者名
      Hamano, Y. et al.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 339

      ページ: 423-435

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure of the bacterial flagellar hook and implication for the molecular universal joint mechanism.2004

    • 著者名/発表者名
      Samatey, F.A. et al.
    • 雑誌名

      Nature 7012

      ページ: 1062-1068

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] タンパク質科学2005

    • 著者名/発表者名
      後藤祐児 他編
    • 総ページ数
      579
    • 出版者
      化学同人
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [図書] <1分子>生物学2004

    • 著者名/発表者名
      合原一幸 他編
    • 総ページ数
      187
    • 出版者
      岩波書店
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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