プロトン駆動型細菌べん毛モーターのメカノケミカルサイクルの分子機構

• 研究課題/領域番号: 24770141
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中村 修一 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90580308)
• 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: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 分子モーター / べん毛モーター / 一分子計測 / 回転ステップ / エネルギー変換 / 細菌運動 / ステップ / 細菌べん毛 / メカノケミカルサイクル

研究成果の概要

本研究では、細菌べん毛モーターのエネルギー変換機構を解明することを目指して、高輝度ナノプローブと超高速サンプリングを組み合わせた一分子計測を行った。サルモネラべん毛に標識された直径100 nmの金ナノ粒子の回転をフレームレート2.5 μsで撮影した結果、約300 Hzで回転するべん毛モーターにおいて、回転と停止を繰り返しながら動作する「回転ステップ」を検出することに成功した。エネルギー変換の素過程であるステップ動作の検出と解析は、べん毛モーターの動作原理の本質に迫る重要な手がかりである。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of the MotB(D33N) mutation on stator assembly and rotation of the proton-driven bacterial flagellar motor (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, S.
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: 10 号: 0 ページ: 35-41
  • DOI: 10.2142/biophysics.10.35
  • NAID: 130004940801
  • ISSN: 1349-2942
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Load-sensitive coupling of proton translocation and torque generation in the bacterial flagellar motor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Che Y-S, Nakamura S, Morimoto YV, Kami-ike N, Namba K, Minamino T.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 巻: 91 号: 1 ページ: 175-184
  • DOI: 10.1111/mmi.12453
  • 査読あり
• [雑誌論文] The C-terminal periplasmic domain of MotB is responsible for load-dependent control of the number of stators of the bacterial flagellar motor (2013)
  • 著者名/発表者名: David J. Castillo, Shuichi Nakamura, Yusuke V. Morimoto, Yong-Suk Che, Nobunori Kami-ike, Seishi Kudo, Tohru Minamino, Keiichi Namba
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: 9 ページ: 173-181
  • 査読あり
• [学会発表] Observation of fast steps of the proton-driven flagellar motor (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村修一
  • 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
  • 招待講演
• [学会発表] In-frame deletions in the periplasmic region of MotB cause unusual torque-speed relationship in the Salmonella flagellar motor (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Nakamura, Yusuke V. Morimoto, David J. Castillo, Yong-Suk Che, Nobunori Kami-ike, Seishi Kudo, Tohru Minamino and Keiichi Namba
  • 学会等名: Gordon Research Conferences (Sensory Transduction in Microorganisms)
  • 発表場所: Ventura Beach Marriot（Ventura, USA）
• [学会発表] Effect of in-frame deletion in the periplasmic region of MotB on the torque-speed relationship of Salmonella flagellar motor
  • 著者名/発表者名: Shuichi Nakamura, Yusuke V. Morimoto, David J. Castillo, Yong-Suk Che, Nobunori Kami-ike, Seishi Kudo, Tohru Minamino and Keiichi Namba
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）