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バクテリアべん毛蛋白質輸送スイッチの分子基盤

公募研究

研究領域細胞シグナリング複合体によるシグナル検知・伝達・応答の構造的基礎
研究課題/領域番号 25121718
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
研究機関大阪大学

研究代表者

南野 徹  大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (20402993)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2013年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード蛋白質 / 細菌 / 電子顕微鏡 / 分子モーター / 生物物理
研究実績の概要

本研究では、X 線結晶構造解析と極低温電子線トモグラフィー法による構造解析を組み合わせることで、フック完成シグナルに伴う輸送装置の基質認識モード切り替え機構を原子レベルで解明することを目指している。本年度の主な成果は以下に示す。
1.FlhAC(F459A)およびFlhAC(T490M)の結晶構造の精密化を行い、野生型FlhACの構造と比較した結果、野生型FlhAC はsemi-closed 構造をとっていたのに対し、FlhAC(F459A)およびFlhAC(T490M)はOpen構造をとっていることが判明した。さらに、FlhAcとそのN末膜貫通領域とをつなぐリンカーが伸びている向きがsemi-closed 構造とopen構造の間で異なっていることが明らかとなった。
2.比較的安定なFlgN/FlgK/FlhAc/FliJ複合体を単離精製することができた。
3.サルモネラ由来のFlgNの結晶構造から、細菌の間で高く保存されているAsp-92, Asp-95, Ile-103がα3ヘリックスの同一面上に存在していた。そこで、これらのアミノ酸残基をアラニンに置換すると、FlgKに対する結合親和性が顕著に低下した。これら3残基を同時にアラニンに置換すると、FlgKに全く結合できなくなった。このことから、Asp-92, Asp-95, Ile-103がFlgKとの相互作用に直接関与していることが示唆された。さらに、FlgNのα1ヘリックスとα2ヘリックスの間に位置するループ構造がFlgNの輸送シャペロン活性を制御する構造スイッチとして働いていることが明らかとなった。
4.サルモネラからべん毛蛋白質輸送活性を示す反転小胞膜の調製に成功した。クライオ電子線トモグラフィー法によりべん毛基部体MS-Cリング複合体の内部に輸送装置が存在することが確認できた。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Protein export through the bacterial flagellar type III export pathway.2014

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta.

      巻: 1843 号: 8 ページ: 1642-1648

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2013.09.005

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the periplasmic domain of FliP, an integral membrane component of the bacterial flagellar type III protein-export apparatus2014

    • 著者名/発表者名
      Fukumura T, Furukawa Y, Kawaguchi T, Saijo-Hamano Y, Namba K, Imada K, Minamino T
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr F Struct Biol Commun.

      巻: 70(Pt 9) 号: 9 ページ: 1215-1218

    • DOI

      10.1107/s2053230x14014678

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Assembly dynamics and the roles of FliI ATPase of the bacterial flagellar export apparatus.2014

    • 著者名/発表者名
      Bai, F.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 4 号: 1 ページ: 6528-6528

    • DOI

      10.1038/srep06528

    • 関連する報告書
      2014 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] The bacterial flagellar protein export apparatus processively transports flagellar proteins even with extremely infrequent ATP hydrolysis.2014

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 4 号: 1 ページ: 7579-7579

    • DOI

      10.1038/srep07579

    • 関連する報告書
      2014 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] Structure and function of the bi-directional bacterial flagellar motor.2014

    • 著者名/発表者名
      Morimoto VY, Minamino T.
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 4 号: 1 ページ: 217-234

    • DOI

      10.3390/biom4010217

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assembly and stoichiometry of FliF and FlhA in Salmonella flagellar basal body.2014

    • 著者名/発表者名
      Morimoto YV, Ito M, Hiraoka KD, Che Y-S, Bai F, Kami-ike N, Namba K, Minamino T.
    • 雑誌名

      Mol. Microbiol.

      巻: 91 号: 6 ページ: 1214-1226

    • DOI

      10.1111/mmi.12529

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Common evolutionary origin for the rotor domain of rotary ATPases and Flagellar protein export apparatus.2013

    • 著者名/発表者名
      Kishikawa, J., et al
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8 号: 5 ページ: 64692013-64692013

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0064695

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interactions of bacterial flagellar chaperone-substrate complexes with FlhA contribute to coordinating assembly of the flagellar filament.2013

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita M, Hara N, Imada K, Namba K, Minamino T.
    • 雑誌名

      Mol. Microbiol.

      巻: 90 号: 6 ページ: 1249-1261

    • DOI

      10.1111/mmi.12430

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Common and distinct structural features of Salmonella injectisome and flagellar basal body2013

    • 著者名/発表者名
      Kawamoto, A., Morimoto, Y.V., Miyata, T., Minamino, T., Hughes, K.T., Kato, T. & Namba, K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 3369-3369

    • DOI

      10.1038/srep03369

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細菌べん毛のIII型分泌装置の再構築2015

    • 著者名/発表者名
      Terashima, H.
    • 学会等名
      第88回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      長良川国際会議場(岐阜県)
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] べん毛蛋白質輸送システムのロバストネスを支える分子機構2015

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 学会等名
      2014年度べん毛研究交流会
    • 発表場所
      合歓の郷リゾートホテル(三重県)
    • 年月日
      2015-03-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Identification of a structural switch of FlgN to control its chaperone activity.2015

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, M.
    • 学会等名
      2014年度べん毛研究交流会
    • 発表場所
      合歓の郷リゾートホテル(三重県)
    • 年月日
      2015-03-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Identification of a structural switch of FlgN to control its chaperone activity.2015

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, M.
    • 学会等名
      HFSP Japan meeting
    • 発表場所
      ルスツリゾート(北海道)
    • 年月日
      2015-02-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Structural characterization of FliP, a component of the type III flagellar protein export apparatus2015

    • 著者名/発表者名
      Fukumura, T.
    • 学会等名
      BLAST XIII
    • 発表場所
      Hilton Tucson East, Arizona, USA
    • 年月日
      2015-01-18 – 2015-01-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアべん毛輸送におけるFliI ATPaseの作用機構2015

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 学会等名
      2015年生体運動班会議
    • 発表場所
      学習院大学(東京)
    • 年月日
      2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] べん毛III型輸送シャペロンFlgNの構造とFlhAとの相互作用 (Structure of FlgN, a flagellar type III export chaperone, and its interaction with FlhA, a flagellar type III export gate protein.)2014

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, Y.
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 細菌III型分泌装置のin vitro輸送再構成系の構築 (Construction of an in vitro transport assay system for the bacterial type III protein secretion)2014

    • 著者名/発表者名
      Terashima, H.
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] In situ structures of Salmonella injectisome and flagellar type III secretion systems by electron cryotomography.2014

    • 著者名/発表者名
      Kawamoto, A.
    • 学会等名
      2014 International Biophysics Congress
    • 発表場所
      Brisbane Convention & Exhibition Centre, Brisbane, Australia
    • 年月日
      2014-08-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアべん毛蛋白質輸送ゲート構成因子FliPペリプラズムドメインのX線結晶構造解析.2014

    • 著者名/発表者名
      Fukumura, T.
    • 学会等名
      第11回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      ホテル大観(岩手県)
    • 年月日
      2014-06-05 – 2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of a robust protein export system for bacterial flagellar assembly2014

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 学会等名
      GRC on Sensory Transduction in Microorganisms
    • 発表場所
      Ventura Beach Marriott (CA, USA)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Role of FliI ATPase in bacterial flagellar protein export2014

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 学会等名
      第19回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      県立広島大学サテライトキャンパス(広島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Structure of the flagellar type III export chaperone, FlgN2014

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Y
    • 学会等名
      第19回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      県立広島大学サテライトキャンパス(広島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Conformational change of a cytoplasmic fragment of FlhA, a flagellar type III protein export apparatus protein2014

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Y
    • 学会等名
      第19回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      県立広島大学サテライトキャンパス(広島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Interaction of bacterial flagellar chaperones with an export gate protein FlhA2014

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, M.
    • 学会等名
      第19回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      県立広島大学サテライトキャンパス(広島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] X-ray structure of the periplasmic domain of FliP, a component of the flagellar protein export apparatus2014

    • 著者名/発表者名
      Fukumura, T.
    • 学会等名
      第19回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      県立広島大学サテライトキャンパス(広島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Architecture of the Salmonella type III secretion system by electron cryotomography2014

    • 著者名/発表者名
      Kawamoto, A.
    • 学会等名
      第19回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      県立広島大学サテライトキャンパス(広島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] べん毛III型輸送装置蛋白質FlhAの細胞質領域の構造変化

    • 著者名/発表者名
      小川雄也
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Conformational change of a cytoplasmic fragment of FlhA, a flagellar type III protein export apparatus protein

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, Y.
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Crystallization and genetic analyses of a Periplasmic loop of FliP, a component of the flagellar protein export apparatus

    • 著者名/発表者名
      Fukumura, T.
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Construction of an in vitro assay system for the bacterial flagllar protein export.

    • 著者名/発表者名
      Terashima, H.
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mutational robustness of FlhA, a subunit of the bacterial flagellar export apparatus

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] サルモネラ菌ニードル複合体およびべん毛III型分泌装置の細胞内機能構造

    • 著者名/発表者名
      川本晃大
    • 学会等名
      第87回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Encyclopedia of Biophysics2013

    • 著者名/発表者名
      Minamino, T.
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科プロトニックナノマシン研究室

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] プロトニックナノマシン研究室(難波教授)/大阪大学大学院生命機能研究科

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/

    • 関連する報告書
      2013 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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