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スピロプラズマが持つ新奇な"らせん反転"分子モーターの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21J15218
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2021)

研究代表者

笹嶋 雄也  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードCryo-ET / Subtomogram averaging / JCVI-syn3B / Actin / Cytoskeleton / Swimming / クライオ電子顕微鏡法 / 細胞骨格 / ヌクレオシダーゼ / スピロプラズマ
研究開始時の研究の概要

植物や節足動物の寄生性細菌である“らせん”のかたちをしたスピロプラズマは、他の生物には見られないユニークな運動をする。すなわち、細胞のらせんを、右巻き左巻きと交互に切り替えて、“ねじれ”を先端から後方に伝播させて遊泳する。本研究では近年急速に発展を遂げる単粒子クライオ電子顕微鏡法および、電子線トモグラフィを活用することで、スピロプラズマ遊泳メカニズムを原子レベルで明らかにする。

研究実績の概要

らせんを反転して遊泳するスピロプラズマの遊泳メカニズムを明らかにするため、独自の遊泳装置リボンに 注目した。そこで、合成細菌jcvi-syn3B を用いたスピロプラズマ遊泳の再構成系に着目し、syn3B 細胞内 のリボン構造をクライオ電子線トモグラフィーを用いて構造解析した。バクテリアアクチンであるMreB4 と5を同時に、またスピロプラズマ特異的なフィブリルタンパク質を発現させたそれぞれのsyn3B 株と、 野生型であるスピロプラズマのリボン構造を比較することで、リボンの中央部分にMreB がその両サイドに フィブリルフィラメントがそれぞれ配向することを明らかにした。また、フィブリルフィラメントのin situ 構造を明らかにするためにサブトモグラム平均を行なったところ、フィブリルフィラメントは正電荷を 帯びた面が細胞膜と、また隣り合うフィラメント間では互いに分子表面電荷を打ち消すように、それぞれ相 互作用をすることを明らかにした。本研究により、遊泳装置の構成を分子レベルで明らかにしたことは、ス ピロプラズマ遊泳のさらなる理解に寄与すると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Isolation and structure of the fibril protein, a major component of the internal ribbon for Spiroplasma swimming2022

    • 著者名/発表者名
      Sasajima Y, Kato K, Miyata T, Kawamoto A, Namba K and Miyata M
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 13 ページ: 1004601-1004601

    • DOI

      10.3389/fmicb.2022.1004601

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reconstitution of a minimal motility system based on Spiroplasma swimming by two bacterial actins in a synthetic minimal bacterium2022

    • 著者名/発表者名
      Kiyama H, Kakizawa S, Sasajima Y, Tahara YO and Miyata M
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 48 ページ: eabo7490

    • DOI

      10.1126/sciadv.abo7490

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020471

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ATP-dependent polymerisation dynamics of bacterial actin proteins involved in Spiroplasma swimming2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi D, Fujiwara I, Sasajima Y, Narita A, Imada K and Miyata M
    • 雑誌名

      Open Biology

      巻: 26 号: 10 ページ: 220083-220083

    • DOI

      10.1098/rsob.220083

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prospects for the mechanism of Spiroplasma swimming2021

    • 著者名/発表者名
      Sasajima Y and Miyata M
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: -

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.706426

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidation of fibril helix structure responsible for swimming in Spiroplasma using electron microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Sasajima Y, Kato K, Miyata T, Namba K and Miyata M
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2021.02.24.432793

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電子線クライオトモグラフィーで可視化したスピロプラズマの細胞骨格リボン2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Sasajima, Takayuki Kato, Tomoko Miyata, Akihiro Kawamoto, Fumiaki Makino, Keiichi Namba, Makoto Miyata
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] クライオ電子顕微鏡法によるスピロプラズマ細胞骨格リボンの構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Sasajima, Takayuki Kato, Tomoko Miyata, Akihiro Kawamoto, Fumiaki Makino, Keiichi Namba, Makoto Miyata
    • 学会等名
      第22回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電子線クライオトモグラフィで可視化したスピロプラズマの細胞骨格リボン2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Sasajima, Takayuki Kato, Tomoko Miyata, Akihiro Kawamoto, Fumiaki Makino, Keiichi Namba, Makoto Miyata
    • 学会等名
      第49回日本マイコプラズマ学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] スピロプラズマのらせん反転運動機構2021

    • 著者名/発表者名
      笹嶋 雄也,加藤 貴之,宮田 知子,難波 啓一,宮田 真人
    • 学会等名
      日本マイコプラズマ学会第48回学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] クライオ EMで明らかにしたスピロプラズマ遊泳に関与するらせん状細胞骨格フィブリルの構造2021

    • 著者名/発表者名
      笹嶋 雄也,加藤 貴之,宮田 知子,難波 啓一,宮田 真人
    • 学会等名
      第94回日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of Spiroplasma swimming suggested by CryoEM structure of fibril2021

    • 著者名/発表者名
      Yuya Sasajima, Takayuki Kato, Tomoko Miyata, Keiichi Namba, Makoto Miyata
    • 学会等名
      XXIII Biennial Congress of the International Organization for Mycoplasmology - IOM
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism of Spiroplasma swimming suggested by Cryo-EM structure of the fibril2021

    • 著者名/発表者名
      Yuya Sasajima, Takayuki Kato, Tomoko Miyata, Keiichi Namba, Makoto Miyata
    • 学会等名
      BLAST XVI
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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