| 研究課題/領域番号 |
21H02443
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
今田 勝巳 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40346143)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 細菌べん毛 / クライオ電子顕微鏡 / X線結晶構造 / シンメトリーミスマッチ / 超分子複合体 / 分子進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細菌の多くは、べん毛と呼ばれる繊維状の運動器官を用いて移動する。べん毛は約30 種類の蛋白質が数万個集合した巨大な分子複合体である。べん毛基部のモータがロッド、フック、フィラメントで構成される繊維状の軸構造体を回転することで細菌は運動する。本研究では、短繊維べん毛の構造をクライオ電子顕微鏡法により解明し、物性・機能・構造・シンメトリーが異なるロッド・フック・フィラメントがどのように結合し、巨大な軸構造が一体で作動するしくみの理解を目指す。また、軸構造形成途中の様々なべん毛の構造を解析し、シンメトリーミスマッチを克服・利用して複雑な軸構造が形成されるしくみを解明する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、細菌べん毛軸構造形成中間体と短繊維べん毛の構造をクライオ電子顕微鏡によりロッド-フック結合部、フック-フィラメント結合部の構造と、各部の成長端の構造を解明し、物性・機能・構造・シンメトリーが異なる領域を結合して巨大な軸構造が一体で作動するしくみとシンメトリーミスマッチを克服・利用して複雑な構造を形成するしくみの解明を目指している。今年度の実績は以下の通りである。
１）フィラメント欠損変異体から精製したジャンクション中間体べん毛の構造精密化を進めた。前年度までにクライオ電子顕微鏡像の単粒子解析により得た4.44 A分解能の密度図に基づいて、構造モデルの構築と精密化を行い、FliD 5-merキャップからフックに至るモデルを完成させた。その結果、らせん状に集合しているフックと２種類のジャンクション蛋白質の位置による構造の違いは小さいこと、ジャンクションを構成するFlgKのD0ドメインの構造変化により異種蛋白質の結合を可能にしていることが明らかになった。
２）昨年度に引き続いて、フックにFlgDキャップが結合した状態のべん毛試料のクライオ電子顕微鏡単粒子解析を行った。その結果、FlgDキャップ-フック結合部の3.7 A分解能密度図の作成に成功した。密度図に基づいてフック成長端の構造モデルの構築と精密化を行った。その結果、キャップを構成するFlgD 5分子のうちひとつの構造が他と異なり、新たなフック蛋白質の組み込みの場を提供していることが明らかになった。また、粒子像の分類により、構造が異なる3.95 Aの密度図も得られた。これらの構造は、新たに組み込まれたフック蛋白質の固定前と固定後の構造に対応すると考えられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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