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べん毛モーター固定子複合体の高分解能構造解析による回転メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K06085
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関中央大学 (2019-2020)
大阪大学 (2018)

研究代表者

寺原 直矢  中央大学, 理工学部, 助教 (40554738)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード生体分子モーター / クライオ電子顕微鏡 / 高速AFM / 単粒子解析 / 1分子観察 / 1分子計測 / 1分子解析 / べん毛モーター / イオンチャネル
研究成果の概要

細菌のべん毛モーターは、固定子と回転子からなる回転モーターとして機能する超分子複合体である。ナトリウムイオンチャネルとして機能する枯草菌由来の固定子複合体MotPSの立体構造およびその動的構造変化を高分解能で明らかにするために、精製した固定子複合体のクライオ電子顕微鏡および高速AFM観察を行った。より効果的な氷包埋を実現するために化学修飾したグリッドの検討を行ったところ、より多くの単分散した粒子を観察することに成功した。一方、高速AFM観察時に使用するマイカ上では、サンプルの膜貫通領域がマイカ表面と非常に強い相互作用を有することが明らかとなり、向きを制御するにはさらなる工夫が必要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

固定子がどのようにイオンの流れを回転力に変換しているのか全く不明である。固定子の高分解能構造およびその動的構造変化の情報は、べん毛モーターの回転メカニズムを明らかにする上で必須である。さらに、これらの情報はべん毛モーター研究だけでなく、生物分子モーターの動作原理の解明の一端を担う重要な研究課題として位置づけられる。そして、それらの知見は人工的な分子マシンを構築する際に多くの知見をもたらすと期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (11件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Coupling Ion Specificity of the Flagellar Stator Proteins MotA1/MotB1 of Paenibacillus sp. TCA202020

    • 著者名/発表者名
      Onoe Sakura、Yoshida Myu、Terahara Naoya、Sowa Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 10 号: 7 ページ: 1078-1078

    • DOI

      10.3390/biom10071078

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic exchange of two types of stator units in Bacillus subtilis flagellar motor in response to environmental changes2020

    • 著者名/発表者名
      Terahara N, Namba K, Minamino T.
    • 雑誌名

      Computational and Structural Biotechnology Journal

      巻: 18 ページ: 2897-2907

    • DOI

      10.1016/j.csbj.2020.10.009

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural and Functional Comparison of Salmonella Flagellar Filaments Composed of FljB and FliC2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tomoko、Toma Shoko、Terahara Naoya、Miyata Tomoko、Ashihara Masamichi、Minamino Tohru、Namba Keiichi、Kato Takayuki
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 10 号: 2 ページ: 246-246

    • DOI

      10.3390/biom10020246

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel Insights into Conformational Rearrangements of the Bacterial Flagellar Switch Complex2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai Tomofumi、Miyata Tomoko、Terahara Naoya、Mori Koichiro、Inoue Yumi、Morimoto Yusuke V.、Kato Takayuki、Namba Keiichi、Minamino Tohru
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 10 号: 2 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1128/mbio.00079-19

    • NAID

      120006822482

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural insights into the substrate specificity switch mechanism of the type III protein export apparatus2019

    • 著者名/発表者名
      Y., Y. Ogawa, M. Kinoshita, N. Terahara, M. Shimada, N. Kodera, T. Ando, K. Namba, A. Kitao, K. Imada, T. Minamino
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 965-976

    • DOI

      10.1016/j.str.2019.03.017

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CryoTEM with a Cold Field Emission Gun That Moves Structural Biology into a New Stage2019

    • 著者名/発表者名
      Kato Takayuki、Makino Fumiaki、Nakane Takanori、Terahara Naoya、Kaneko Takeshi、Shimizu Yuko、Motoki Sohei、Ishikawa Isamu、Yonekura Koji、Namba Keiichi
    • 雑誌名

      Microscopy and Microanalysis

      巻: 25 号: S2 ページ: 998-999

    • DOI

      10.1017/s1431927619005725

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A triangular loop of domain D1 of FlgE is essential for hook assembly but not for the mechanical function.2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai, T., Inoue, Y., Terahara, N., Namba, K. & Minamino, T.
    • 雑誌名

      BBRC

      巻: 495 号: 2 ページ: 1789-1794

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.12.037

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insight into structural remodeling of the FlhA ring responsible for bacterial flagellar type III protein export2018

    • 著者名/発表者名
      N. Terahara, Y. Inoue, N. Kodera, Y. V. Morimoto, T. Uchihashi, K. Imada, T. Ando, K. Namba, and T. Minamino
    • 雑誌名

      Sci. Adv.

      巻: 4 号: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.aao7054

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Autonomous control mechanism of stator assembly in the bacterial flagellar motor in response to changes in the environment2018

    • 著者名/発表者名
      Minamino Tohru、Terahara Naoya、Kojima Seiji、Namba Keiichi
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology

      巻: 109 号: 6 ページ: 723-734

    • DOI

      10.1111/mmi.14092

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 枯草菌べん毛モーターの回転ステップの解析2019

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢、楊未来、宗行英郎、難波啓一、南野徹
    • 学会等名
      第9回分子モーター討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Step analysis of the Bacillus Na+-driven flagellar motor2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Terahara, Miku Yoh, Eiro Muneyuki, Keiichi Namba and Tohru Minamino
    • 学会等名
      日本生物物理学会第57回年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 枯草菌べん毛モーターから見えてきた回転ステップと共役イオン流の関係2019

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢
    • 学会等名
      第7回THE ToKYo Molecular Motor Show
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] べん毛モーター固定子複合体のペリプラズミックドメインにおけるイオン選択性2019

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢、古寺哲幸、安藤敏夫、難波啓一、南野徹
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第45回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] べん毛モーター固定子のイオン透過性を向上させる回転子FliGの変異2019

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢、難波啓一、南野徹
    • 学会等名
      2019年生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Salmonella typhimuriumべん毛たんぱく質FljBの構造とその特徴2019

    • 著者名/発表者名
      山口智子、寺原直矢、加藤貴之、當間頌子、宮田知子、難波啓一
    • 学会等名
      2019年生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 固定子複合体のペリプラズミックドメインにおけるイオン選択性2019

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢、古寺哲幸、安藤敏夫、難波啓一、南野徹
    • 学会等名
      2018年度べん毛研究交流会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Feedback regulation of the ion channel activity of the flagellar motor stator complex2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Terahara, Keiichi Namba and Tohru Minamino
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Screening method for samples for high resolution structural analysis by cryoEM2018

    • 著者名/発表者名
      加藤貴之、寺原直矢、宮田知子、難波啓一
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural comparison between Salmonella flagellar filaments consisting of FliC and FljB and the implication for their functions2018

    • 著者名/発表者名
      山口智子、加藤貴之、寺原直矢、當間頌子、難波啓一
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] べん毛モーターの回転速度が速くなった変異株の単離と回転計測によるモーター特性の解析2018

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢、難波啓一、南野徹
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第44回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 難波研究室

    • URL

      https://www.fbs.osaka-u.ac.jp/ja/research_group/detail/24

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 難波研究室研究成果

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/result/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 難波研究室研究成果

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/result/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 プレスリリース

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/namba-20180426/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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