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生物回転ナノマシン構成素子の機能イメージング

公募研究

研究領域少数性生物学―個と多数の狭間が織りなす生命現象の探求―
研究課題/領域番号 24115518
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
研究機関法政大学

研究代表者

曽和 義幸  法政大学, 生命科学部, 講師 (10519440)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード細菌べん毛モーター / 分子モーター
研究概要

細菌べん毛モーターは,細胞膜を介した電気化学的勾配にしたがって流入するイオンから得られるエネルギーを利用して,回転トルクを生み出す超分子複合体である.人工の電気モーターのように回転子と固定子から構成されており,約10個程度の固定子複合体が1個の回転子リングに同時に相互作用することが知られている.モーターの大きさは直径が約50 nmと小さいため,回転子と固定子が相互作用する現場を捉えることは困難であった.本研究では,機能しているモーター素子(回転子および固定子)を蛍光標識し,生きている細胞内においてモーター機能のダイナミクスを直接的に観察することを目指した.
本年度の研究もモーター内における構成素子の分子追跡および分子配置の決定を目指して遂行した.まず,赤色蛍光色素で染色したモーター固定子複合体が動きをナノメートルの精度で追跡することができつつあるが,この動きがモーター内における回転機能を反映しているか確認するために,対となる回転子タンパク質にGFPを融合したものと同時に観察した.次に,PALM観察によって固定子複合体のモーター内での配置を決定するために,蛍光タンパク質の融合法の改良を試みた.モーター固定子複合体は複数個のサブユニットから構成して機能しているため,モーター固定子複合体あたり複数の光活性型蛍光タンパク質が融合されることになる.そこで,固定子タンパク質を遺伝子改変して,分子複合体内でヘテロな構造を取らせることで問題解決に近づくことができた.また,固定子位置決定に重要になる,モーターに相互作用する固定子の種類や数を制御する方法についても検討し,その過程でモーター構成素子の制御についての新しい知見を得ることができた(Sowa et al. 2014).

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Hybrid-fuel bacterial flagellar motors in Escherichia coli2014

    • 著者名/発表者名
      2.Yoshiyuki Sowa, Michio Homma, Akihiko Ishijima, and Richard M. Berry
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      巻: 111 号: 9 ページ: 3436-41

    • DOI

      10.1073/pnas.1317741111

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Populational Heterogeneity vs. Temporal Fluctuation in Escherichia coli Flagellar Motor Switching.2013

    • 著者名/発表者名
      Bai, F., Che, Y-S., Kami-ike, N., Ma, Q., Minamino, T., Sowa, Y. & Namba, K.
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 105 号: 9 ページ: 2123-2129

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.09.043

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism and kinetics of a sodium-driven bacterial flagellar motor.2013

    • 著者名/発表者名
      Lo, C-J., Sowa, Y., Pilizota, T., Berry, R. M.
    • 雑誌名

      PNAS

      巻: 110 号: 28

    • DOI

      10.1073/pnas.1301664110

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High hydrostatic pressure induces CCW to CW reversals of the Escherichia coli flagellar motor2013

    • 著者名/発表者名
      M.Nishiyama, Y.Sowa, Y.Kimura, M. Homma, A. Ishijima, M. Terazima
    • 雑誌名

      J.Bacterio.

      巻: 195 号: 8 ページ: 1809-1814

    • DOI

      10.1128/jb.02139-12

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic Analysis of Bacterial Motility at High Pressure2012

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., Sowa Y.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 102 号: 8 ページ: 1872-1880

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2012.03.033

    • NAID

      120004057183

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic conformational changes of flagellar filament observed by high-pressure microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, M.
    • 学会等名
      57th Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      Pennsylvania (アメリカ)
    • 年月日
      2013-02-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Imaging of fluorescently labeled bacterial flagellar motor.2012

    • 著者名/発表者名
      Sowa, Y.
    • 学会等名
      “Paradigm Innovation in Biology: Novel Strategy and thinking”
    • 発表場所
      Taipei (台湾)
    • 年月日
      2012-10-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Intracellular dynamics of xenobiotic efflux proteins in Escherichia coli.2012

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, K.
    • 学会等名
      第50回生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県)
    • 年月日
      2012-09-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Imaging of fluorescently-tagged motor components of bacterial flagella.2012

    • 著者名/発表者名
      Sowa, Y.
    • 学会等名
      第50回生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県)
    • 年月日
      2012-09-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Rotational measurement of Na+-driven chimeric flagellar motor with tandem PomA.2012

    • 著者名/発表者名
      Che, Y-S
    • 学会等名
      第50回生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県)
    • 年月日
      2012-09-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic conformational changes of flagellar filament observed by high-pressure microscopy.2012

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, M.
    • 学会等名
      第50回生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Tracking of bacterial flagellar motor rotation by fluorescent microscopy.

    • 著者名/発表者名
      曽和義幸,蔡 栄叔
    • 学会等名
      第51回生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会館 (京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌RND型異物排出トランスポーターAcrDの細胞内動態観察

    • 著者名/発表者名
      玉井怜,山本健太郎,稲葉岳彦,曽和義幸,川岸郁朗
    • 学会等名
      第51回生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会館 (京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌異物排出システムAcrAB-TolCの細胞内動態解析

    • 著者名/発表者名
      山本健太郎,玉井怜,稲葉岳彦,曽和義幸,川岸郁朗
    • 学会等名
      第51回生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会館 (京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 月刊化学2013年9月号2013

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥,曽和義幸
    • 総ページ数
      80
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] "The Rotary Bacterial Flagellar Motor." in Comprehensive Biphysics (Edward Egelman ed.)2012

    • 著者名/発表者名
      Sowa, Y.
    • 出版者
      Academic Press
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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