イオン共役型回転ベん毛モーターにおけるエネルギー変換蛋白質の構造機能解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13308038
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 本間 道夫 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50209342)
• 研究分担者: 薬師 寿治 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30324388) ; 川岸 郁朗 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80234037)
• キーワード: イオンチャネル / エネルギー変換 / ビブリオ菌 / べん毛 / モーター / ナトリウム駆動力

研究概要

細菌のべん毛モーターは、イオンの流入を回転力に変換する分子機械であり、その共役イオンによって、H^+駆動型とNa^+駆動型とに分けられる。また、H^+駆動型モーターチャネルのコンポーネントとしてMotA、MotBの二つが同定されている。当研究室で扱っている海洋性細菌Vibrio alginolyticusの極毛はNa^+駆動型で、PomA、PomB、MotX、MotYの四つのコンポーネントが必要である。我々は、代表的なH^+駆動型である大腸菌のMotABとPomABとを入れ替えた結果、MotABは、MotXYを必要とせず、H^+駆動力を用いて海洋性細菌の極毛を回転させることを報告した。また、光合成細菌Rhodobacter sphaeroidesのMotABを用いて、A subunitが交換可能なこと、そして、A subunitやB subunitの膜貫通領域には共役イオン認識部位は存在しないことを論文として発表している。本年度はさらに、大腸菌MotABと海洋性細菌PomABの間でキメラタンパク質を作成し、それらの機能を解析した。A subunitとB subunitの膜貫通領域がH^+型(すなわち大腸菌由来)、B subunitの細胞外領域がNa^+型(すなわちPomB由来)からなるキメラモーターは、光合成細菌の時と同じく、MotXYを必要とするNa^+駆動型モーターとして機能した。一方、逆の組成からなるA subunitとB subunitの膜貫通領域がNa^+型(PomB由来)、B subunitの細胞外領域がH^+型(MotB由来)のキメラモーターは、驚くべきことに、MotXYを必要とせず、AB subunit単独でNa^+駆動型モーターとして機能した。また、このキメラは、大腸菌Mot^-株中でもNa^+駆動型モーターとして機能した。

研究成果

• [文献書誌] Umemura, T., Matsumoto, Y., Ohnishi, K., Homma, M., Kawagishi, I.: "Sensing of cytoplasmic pH by bacterial chemoreceptors involves the linker region that connects the membrane-spanning and the signal-modulating"J Biol Chem.. 277(2). 1593-1598 (2002)
• [文献書誌] Yorimitsu, T., M.Homma.: "Na^+-driven flagellar motor of Vibrio"Biochem.Biophys.Acta-Bioenergetics.. 1505. 82-93 (2001)