細菌べん毛モーター回転方向制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24570131
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宮田 知子 大阪大学, 生命機能研究科, 特任助教(常勤) (30423156)
• 連携研究者: 松波 秀行 沖縄科学技術大学院大学, 細胞膜通過輸送研究ユニット, 研究員 (80444511)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 単粒子解析 / 電子顕微鏡 / 分子モーター

研究成果の概要

細菌は運動器官であるべん毛を反時計回り（CCW）または時計回り（CW）方向に回転させて泳ぐ。FliG, FliM, FliNからなるスイッチ複合体はCリングを形成し、べん毛の回転方向の切り替えは走化性シグナルであるリン酸化CheYが結合することによって起こる。本研究ではモーターの回転方向制御の機構を理解するために、CCWまたはCWに偏った回転を示す変異体のC リング構造を極低温電子顕微鏡による単粒子解析で決定し、Cリング中のFliGの位置と配向を決定するためにラベル実験を行った。さらにリン酸化CheY結合型Cリングの構造解析も合わせて行い、回転制御機構の解明を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Common and distinct structural features of Salmonella injectisome and flagellar basal body (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, A., Morimoto, Y.V., Miyata, T., Minamino, T., Hughes, K.T., Kato, T. & Namba, K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 3369-3369
  • DOI: 10.1038/srep03369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Common evolutionary origin for the rotor domain of rotary ATPases and Flagellar protein export apparatus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kishikawa, J., et al
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 5 ページ: 64692013-64692013
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0064695
  • 査読あり
• [雑誌論文] A method to achieve homogeneous dispersion of large transmembrane complexes within the holes of carbon films for electron cryomicroscopy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Cheung, M., Kajimura, N., Makino, F., Ashihara, M., Miyata, T., Kato, T., Namba, K., Blocker, A. J.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 182(1) ページ: 51-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Architecture of a flagellar apparatus in the fast-swimming magnetotactic bacterium MO-1. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ruan, J., et al
  • 雑誌名: Proc. Natl Acad. Sci. USA 巻: 109 号: 50 ページ: 20643-20648
  • DOI: 10.1073/pnas.1215274109
  • 査読あり
• [学会発表] 細菌べん毛モーターの回転方向制御に関わる構造. (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮田知子
  • 学会等名: 2014年度べん毛研究交流会
  • 発表場所: 合歓の郷リゾートホテル（三重県）
  • 年月日: 2015-03-01 – 2015-03-03
• [学会発表] Structure analysis of the flagellar hook-basal body with the C ring by electron cryo-microscopy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyata, T
  • 学会等名: HFSP Japan Meeting
  • 発表場所: ルスツリゾート（北海道)
  • 年月日: 2015-02-22 – 2015-02-25
• [学会発表] Structure of the bacterial flagellar motor inv olved in the directional switching mechanism. (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮田知子, 加藤貴之, 森本雄祐, 中村修一, 松波秀行, 難波啓一
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] 細菌べん毛基部体におけるスイッチ蛋白質FliGの位置と向きの同定. (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮田知子.
  • 学会等名: 2013年度・第19回べん毛研究交流会
  • 発表場所: 県立広島大学サテライトキャンパス（広島県）
• [学会発表] Functional analysis of the bacterial flagellar motor in fliFG fusion mutants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mori, K., Hiraoka, K., Morimoto, Y.V., Miyata, T., Kami-ike, N., Minamino, T., Namba, K.
  • 学会等名: GRC on Sensory Transduction in Microorganisms
  • 発表場所: Ventura Beach Marriott (USA)
• [学会発表] Structural analysis of the flagellar hook-basal body with the C ring by electron cryomicroscopy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyata, T., Kato, T., Fujii, T., Nakamura, S., Morimoto, Y.V., Minamino, T., Matsunami, H. and Namba, K.
  • 学会等名: Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology
  • 発表場所: Nagoya University
• [学会発表] 細菌べん毛モーターの回転方向変換制御機構の解明.Elucidation of the directional switching mechanism of the bacterial flagellar motor. (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyata, T., Kato, T., Fujii, T., Nakamura, S., Morimoto, Y., Minamino, T., Matsunami, H., Namba, K.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] べん毛輸送装置近傍の局所pH に対するFliI ATPase の効果. Effect of FliI ATPase on local pH around the bacterial flagellar protein export apparatus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, V. M., Kamiike, N., Miyata, T., Namba, K., Minamino, T.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] 細菌べん毛モーター・スイッチ複合体の極低温電子顕微鏡による構造解析. (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮田知子, 加藤貴之, 藤井高志, 中村修一, 森本雄祐, 南野徹, 松波秀行, 難波啓一.
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡県）
• [学会発表] サルモネラ菌べん毛ロッド蛋白質FlgG特異的配列の導入によるフックの剛直化. (2012)
  • 著者名/発表者名: 平岡孝一, 森本雄祐, 藤井高志, 宮田知子, 牧野文信, 南野徹, 難波啓一.
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡県）
• [学会発表] 電子線トモグラフィーによる生体試料の立体構造解析.
  • 著者名/発表者名: 加藤貴之, Ruan Juanfang, 川本晃大, 宮田知子, 難波啓一.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県）
  • 招待講演
• [学会発表] fliFG融合変異株のべん毛モーターの機能解析.
  • 著者名/発表者名: 森広一郎, 平岡孝一, 森本雄祐, 宮田知子, 上池伸徳, 南野徹, 難波啓一.
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第39回討論会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター（静岡県）
• [学会発表] Common and distinct structural features of Salmonella injectisome and flagellar basal body.
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, A., Morimoto, Y.V., Miyata, T., Minamino, T., Hughes, K.T., Kato, T., Namba, K.
  • 学会等名: GRC on Sensory Transduction in Microorganisms
  • 発表場所: Ventura Beach Marriott (USA)
• [学会発表] サルモネラ菌ニードル複合体およびべん毛III型分泌装置の細胞内機能構造.
  • 著者名/発表者名: 川本晃大, 森本雄祐, 宮田知子, 南野徹, Kelly T. Hughes, 加藤貴之, 難波啓一.
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会,
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
• [学会発表] 細菌べん毛モーターの回転方向変換制御機構の解明.
  • 著者名/発表者名: 宮田知子, 加藤貴之, 藤井高志, 森本雄祐, 中村修一, 南野徹, 松波秀行, 難波啓一.
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会.
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク（大阪府）
• [備考] プロトニックナノマシン研究室 研究成果
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/result/
• [備考] プロトニックナノマシン研究室〈難波教授〉
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/result/
• [備考] 構造解析｜NambaLab web
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/namba/wp_namba/?page_id=485