| 研究課題/領域番号 |
20H03220
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43040:生物物理学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
本間 道夫 名古屋大学, 理学研究科, 研究員 (50209342)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 生体エネルギー変換 / モータータンパク質 / べん毛 / 細菌べん毛 / 回転子 / 固定子 / エネルギー変換 / 分子構築 / タンパク質構造 / 膜蛋白質 / 回転モーター / イオン駆動力 / モーター / 膜タンパク質 / 運動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細菌べん毛モーター回転力発生機構を解明するために、以下の5つの観点から研究を遂行する。1)エネルギー変換ユニットPomAPomBの構造をX線結晶構造解析、クライオ電子顕微鏡単粒子解析、NMR解析によって明らかにする：2)固定子イオン透過部位のダイナミックな構造を全反射型赤外分光法によって明らかにする：3)生化学的手法によるPomA－FliG間の相互作用の検討をする：4)膜モーター回転子タンパク質の構造解析を固定子と同様に行う：5)試験管内完全モーター再構成系の構築を試みる。
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| 研究成果の概要 |
細菌べん毛は、生物界において唯一の回転運動器官である。細胞膜に組み込まれたモーターが、イオン流入と共役して高速で回転する。膜超分子複合体であるこの超小型高速ナノマシンは、電気モーターなどと同じく、回転子と固定子から構成されており、それらの間で回転力を発生する。研究代表者のこれまでの研究蓄積をもとに、固定子と回転子のクライオ電子顕微鏡による構造解析と生化学的機能解析などから、回転子と固定子がタンパク質ギアのような働きによって回転力が作られるというモデルを提案することができた。また、固定子のプラグ領域がスパナのような機能によってイオン輸送の制御を行っているという新しいモデルを提案できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
膜超分子複合体であるこの超小型高速ナノマシンは、電気モーターなどと同じく、回転子と固定子から構成されており、それらの間で回転力を発生する。イオン流がどのようにべん毛複合体の中を流れ、固定子分子と回転子分子間の相互作用が、回転エネルギーに変換されるメカニズムの解明に大きく貢献した。そして、固定子と回転子の構造と機能解析から、それらタンパク質の構造変換がどのように起こり、どのような相互作用によって回転力に変換されるのかを明らかにし、普遍的なモータータンパク質が内包するエネルギー変換に必要な構造と生命科学における普遍的な物理化学的法則の解明に大きく貢献した。
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