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スピロヘータ運動の変形と力学

公募研究

研究領域運動超分子マシナリーが織りなす調和と多様性
研究課題/領域番号 15H01307
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東北大学

研究代表者

中村 修一  東北大学, 工学研究科, 助教 (90580308)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワードスピロヘータ / レプトスピラ / べん毛 / べん毛モーター / 細菌運動 / 顕微計測 / 細菌 / 運動 / 光学顕微鏡 / 多型変換
研究実績の概要

本研究は,細胞の内部にべん毛を持つらせん形細菌スピロヘータ(レプトスピラ)の推進力発生機構の解明を目指すものである.平成28年度には,当初予定した下記1,2に加え,27年度に達成できなかった「細胞表面の動態解析」に成功した.また,27年度に前倒しで行った「運動変異体の解析」を更に進めた。
1.運動・べん毛の多型変換・構造の解析:レプトスピラべん毛の単離が可能となった.野生型株とべん毛変異体のべん毛を電子顕微鏡法により比較したところ,野生型べん毛がコイル状に湾曲しているのに対し,変異型べん毛は直線を呈することが分かった.
2.運動モデルの構築:レプトスピラは,コイル状菌体(PC),らせん状前方末端(Spiral end),鉤状後方末端(Hook end)をそれぞれ回転させながら推進する.27年度に得た「PCとHook endの間に強い相関がある」という結果を再現するモデルを提案した(Under revision)。
3.細胞表面の動態解析:抗LPS抗体を直径200nmの金コロイドに修飾し,これをレプトスピラ菌体に標識したところ,明らかに金コロイドが菌体軸に沿って動く様子を捉えることに成功した.この結果は,本菌の運動に外膜の動作が関わることを示した初めての成果である(In preparation).
4.変異体の解析:上記変異体のゲノム解析の結果,本変異株はべん毛形態に関わると考えられているFcpA蛋白質を欠損していることが分かった.我々は,本変異株が野生型株に比べて弱いながらも有意な運動性を保持していることを発見し,詳細な運動解析を行った.その結果,レプトスピラが表面滑走運動を示すこと,推進力発生に対する螺旋運動の寄与が粘度依存的に変化することなど,これまでにない新しい実験データを多く得ることができた(In preparation).

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Viscosity-dependent variations in the cell shape and swimming manner of Leptospira.2017

    • 著者名/発表者名
      Takabe K, Tahara H, Md. Islam S, Affroze S, Kudo S, and Nakamura S
    • 雑誌名

      Microbiology

      巻: 163 号: 2 ページ: 153-160

    • DOI

      10.1099/mic.0.000420

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of leptospiral chemoreceptors using a microscopic agar drop assay.2016

    • 著者名/発表者名
      Affroze S, Md. Islam S, Takabe K, Kudo S, and Nakamura S
    • 雑誌名

      Current Microbiology

      巻: 73 号: 2 ページ: 202-205

    • DOI

      10.1007/s00284-016-1049-1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] H+ and Na+ are involved in flagellar rotation of the spirochete Leptospira.2015

    • 著者名/発表者名
      Islam MS, Morimoto YV, Kudo S, Nakamura S
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 466 号: 2 ページ: 196-200

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.09.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] レプトスピラ感染症における病原体の動的特性の関わり2017

    • 著者名/発表者名
      高部響介,田原孟,小泉信夫,佐々木祐哉, 川本晃大,西山慶吾,工藤成史,中村修一
    • 学会等名
      第54回レプトスピラ・シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Morphological and molecular characterization of a motility-defective mutant of Leptospira biflexa2017

    • 著者名/発表者名
      Yuya Sasaki, Akihiro Kawamoto, Kie Kasuga, Shuichi Nakamura, Ryoichi Sato, Makoto Ohnishi, Nobuo Koizumi
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High efficient gliding motility of Leptospira on the solid surface2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tahara, Nobuo Koizumi, Yuya Sasaki, Kie Kasuga, Akihiro Kawamoto, and Shuichi Nakamura
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Swimming and Gliding Motilities of the Spirochete Leptospira2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tahara, Nobuo Koizumi, Yuya Sasaki, Kie Kasuga, Akihiro Kawamoto, Seishi Kudo and Shuichi Nakamura
    • 学会等名
      BLAST XIV
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2017-01-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] らせん形細菌スピロヘータの滑走運動2017

    • 著者名/発表者名
      田原孟,中村修一
    • 学会等名
      2017年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2017-01-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高分解能回転計測はべん毛モーター作動原理の謎解きに終止符を打てるか?2016

    • 著者名/発表者名
      中村修一
    • 学会等名
      第6回分子モーター討論会
    • 発表場所
      大阪大学(吹田市)
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantitative characterization of spirochete motility2016

    • 著者名/発表者名
      中村修一,高部響介,Md Islam S, 鳥谷部祥一,工藤成史
    • 学会等名
      第89回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪)
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] レプトスピラの運動における回転のバランスを考える2016

    • 著者名/発表者名
      高部響介,工藤成史,中村修一
    • 学会等名
      第53回レプトスピラ・シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] レプトスピラ研究における映像解析の自動化と定量化の試み2016

    • 著者名/発表者名
      田原孟,工藤成史,中村修一
    • 学会等名
      第53回レプトスピラ・シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] スピロヘータ運動の仕組みと意義を考える2015

    • 著者名/発表者名
      中村修一
    • 学会等名
      第98回日本細菌学会関東支部会
    • 発表場所
      東京歯科大学水道橋校舎(東京)
    • 年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coordinated cell rotation in the spirochete Leptospira2015

    • 著者名/発表者名
      Takabe K, Md Islam S, Toyabe S, Kudo S, Nakamura S
    • 学会等名
      日本生物物理学会第53回年回
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(金沢)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] The Bacterial flagellum, Methods and Protocols2017

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S and Md. Islam S
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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