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2009 年度 実績報告書

細菌べん毛固定子のナトリウム取り込み活性測定系の構築とエネルギー変換機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 08J04323
研究機関名古屋大学

研究代表者

寺島 浩行  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(PD)

キーワード細菌べん毛 / 回転モーター / イオン結合ポケット / エネルギー変換 / PomAB / イオン透過経路 / in vitro再構成 / ナトリウム
研究概要

細菌のべん毛モーターは、膜内外の共役イオンの電気化学的ポテンシャル差をべん毛の回転に変換する。べん毛モーターの回転機構の解明のためには、エネルギー変換ユニットがどのようにイオンを透過しているのか明らかにしなければならない。そのために、PomA/B複合体のNa^+取込み活性の測定と、イオン透過経路を形成すると思われる残基への変異導入による運動能の解析をし、イオン透過と回転力発生機構の解明を目指した。無細胞タンパク質合成系を用いたPomA/Bの合成、あるいは、CHAPS、Cymal-5によるPomA/B複合体の精製をし、プロテオリポソームに再構成したPomA/BのNa^+の取込み活性の測定を試みたが、有意なNa^+の取込みは検出できなかった。PomBの膜貫通領域に変異を導入し、運動能回復変異体の取得を行った。PomB-L28A/C31Aの運動能を回復させる変異が、PomAの4番目の膜貫通領域のPomA-L183Fであることを見出し、PomAの4番目の膜貫通領域がイオン透過経路に重要であることが示唆された(BIOPHYSICS誌)。また、共役イオンの結合残基であるPomB-D24の電荷を無くしても、べん毛を回転させることができる変異をPomAの膜貫通領域で見つけた(PomA-N194D/PomB-D24N)。PomA-N194はPomB-D24の機能を代替でき、PomA-N194とPomB-D24がNa^+結合ポケットを形成することが示唆された。また、負電荷を持つ側鎖の長さを変化させると運動能が低下することから、適切な側鎖の長さが固定子の機能に対して重要であることが示唆された。これらの成果は、Journal of Moleclular Biology誌に掲載された。本年度の研究によって、共役イオンの結合、透過メカニズムとエネルギー変換機構に対する新たな知見を得ることができた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Isolation of basal bodies with C-ring components from the Na^+-driven flagellar motor of Vibrio alginolyticus.2010

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Koike
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology. 192

      ページ: 375-378

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional Transfer of an Essential Aspartate for the Ion-binding Site in the Stator Proteins of the Bacterial Flagellar Motor.2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Terashima
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology. 397

      ページ: 689-696

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative study of the ion flux pathway in stator units of proton-amd sodium-driven flagellar motors.2009

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sudo
    • 雑誌名

      BIOPHYSICS. 5

      ページ: 45-52

    • 査読あり
  • [学会発表] ビブリオ属特異的べん毛タンパク質FlgTが形成する基部体の新規リング構造2010

    • 著者名/発表者名
      寺島浩行
    • 学会等名
      2009年度日本生物物理学会中部支部講演会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      20100329-20100330
  • [学会発表] The essential Asp residue of the ion binding site in the stator protein, PomB, can be replaced into the partner stator protein, Pom in bacterial flagellar motor2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Terashima
    • 学会等名
      Signal transduction in microorganisms Gordon research conference
    • 発表場所
      Ventura, CA, USA
    • 年月日
      20100124-20100129
  • [学会発表] Analysis of the Na^+ binding site in the stator complex of bacterial flagellar motor2009

    • 著者名/発表者名
      寺島浩行
    • 学会等名
      第32回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      20091209-20091212
  • [学会発表] Analysis of the coupled ion binding site in the stator complex of Na^+-driven flagellar motor.2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Terashima
    • 学会等名
      International Symposium"Innovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      20090908-20090910

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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