| 研究領域 | 情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04844
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
南野 徹 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (20402993)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 細菌 / 1分子計測（SMD） / 蛋白質 / 遺伝学 / 電子顕微鏡 / 1分子計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細菌べん毛モーターは環境中の粘度変化を感知し自律的に回転子リング複合体の周りに配置するMotAB複合体の数を制御する。MotAB固定子複合体は回転子リング構成蛋白質FliGとの相互作用を介して自身のプロトンチャネル活性をフィードバック制御する。本研究では、負荷依存的にべん毛運動機能が変化した変異体のべん毛モーターの出力特性を定量的に解析するとともに、固定子複合体の負荷依存的なプロトンチャネル活性に影響を及ぼすシフトレバー変異体の探索を行うことにより、べん毛モーターの自律的なフィードバック制御回路の設計原理を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
サルモネラの運動器官であるべん毛はプロトンの流れを回転力に変換する回転分子モーターである。べん毛モーターはFliF, FliG, FliM, FliNからなる回転子リング複合体とその周りに配置される約10個のMotAB固定子複合体から構成される。べん毛モーターは外環境の粘度変化に応じて回転子の周りに配置するMotAB固定子の数や固定子のイオンチャネル活性を自律的に制御するが、その制御機構は未だ解明されていない. 本研究では、べん毛モーターの自律的なフィードバック制御機構を原子レベルで解明すること目的とする。本年度の主な成果は以下に示す。
MotBのN末近傍領域およびMotAと直接相互作用するFliGのC末ドメインが負荷依存的に構造変化することが示唆された。これらの構造変化に伴ってMotAB複合体のプロトンチャネル活性が自律的にフィードバック制御されることが示唆された。
回転スイッチ機能が異常になったCリング変異株から単離した機能復帰変異体の中に走化性シグナル伝達に関与するCheZ蛋白質に変異を持つものを見出した。これらのCheZ変異は走化性シグナル蛋白質であるCheY-Pの脱リン酸化反応を促進した。野生型CheZは溶液中で安定な二量体を形成し、さらにその二量体同士が会合して四量体を形成したが、脱リン酸化反応を促進する変異はCheZの会合状態に全く影響を与えなかった。
前年度に構築したMSリングの原子モデルに基づいて変異体解析を行なった結果、FliFのRBM2ドメインとRBM3ドメインを繋ぐフレキシブルなループ領域の構造変化により、RBM2はRBM3に対して内側と外側を向くようになり、その結果22回転対称性を持つ内側のコアリングのすぐ外側に11回転対称性を持つ歯車のような構造体が作り出されることが示唆された。
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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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