研究領域 | 情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理 |
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 |
審査区分 |
複合領域
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研究機関 | 大阪大学 |
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 |
交付 (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 / 電子顕微鏡 / 蛋白質 / 遺伝学 / 1分子計測(SMD) |
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。 1.負荷依存性が変化したmotBおよびfliG変異体を多数単離した。 2.回転スイッチ機能が異常になったCリング変異株を複数単離するとともに、それらから機能復帰変異体も単離した。機能復帰変異はCリング構成蛋白質であるFliG, FliM, FliN分子内に存在した。これらの変異をX線結晶構造にマプしたところ、多くの変異がFliG, FliM, FliN分子を貫く疎水的相互作用ネットワークに存在していた。 3.回転子であるMSリングは34個のFliFサブユニットが2つの異なる構造で集合してMSリングを形成する。興味深いことに、MSリングの内部には23回と11回の回転対称構造も存在する。最近得られたMSリングの高分解能のクライオ電子顕微鏡像の電子密度マップを用い、Sリング部分を2.4Å分解能で、Mリングの内部に見られる11回の回転対称構造を3.1Å分解能で原子モデルの構築に成功した。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
クライオ電子顕微鏡により回転子リング複合体を構成するMリング部分の構造が2.4Å分解能で明らかになった。
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今後の研究の推進方策 |
前年度に単離した負荷感受性が変化したべん毛モーターの出力特性を定量的に解析する。さらに、今年度得られた結果を基に、回転スイッチモデルを構築する。
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