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タンパク質分泌反応は，全ての生物に保存されている仕組みである。大腸菌などのバクテリアでは，タンパク質駆動モータータンパク質SecA ATPaseと，タンパク質を透過させるチャネルを形成する膜タンパク質SecYEGが相互作用して複合体を形成し，基質であるタンパク質を細胞質外へと排出する。本研究では，このタンパク質の分泌反応を可視化すべく，１ユニットの動的構造解析を目指した。はじめに，SecYEGとSecAを含むナノディスクを形成させた。高速原子間力顕微鏡（高速AFM）を用いて観察を行ったところ，SecYEGを含むナノディスクとSecAが安定した１ユニットとして存在していることが示された。高速AFMによる観測条件を最適化することで，このSecYEG-SecA含有ナノディスクを意図的に横向き，または縦向きに固定して観察できる系を組むことに成功した。現在，基質タンパク質を加えることでナノディスク上でタンパク質分泌反応をin vitroで再現し，１ユニットによるタンパク質分泌反応をリアルタイムで可視化すべく研究を進めている。また，この系は他の膜タンパク質への応用も考えらえれた。そこで，マグネシウムトランスポーターMgtEをナノディスクに再構成して，その動体を検証した。MgtEは，マグネシウムイオン存在下では細胞質ドメインの可動性が低く，マグネシウムイオン非存在下では可動性が高くなることが示唆されている。高速AFMによる観測によって，リアルタイムでマグネシウムイオン非存在下でMgtEの可溶性ドメインが揺らいでいることを示すことができた。一方，マグネシウム存在下では非常に強固なフォールディングをしていた。このように膜タンパク質ナノディスクの有効性が認められ，重要な膜タンパク質の動体を同様の手法で明らかにすることが期待される。
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