膜超分子べん毛モーターの構造と構築機構の研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18207011
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 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: 小嶋 誠司 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (70420362)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: べん毛 / エネルギー変換 / メンブレン / ナノバイオ / 分子モーター

研究概要

べん毛モーターの回転に必要なタンパク質としてPomA, PomB, MotX, MotYが同定されている。MotYについて、2.9Å分解能でX線結晶構造を得ることでき、ビブリオ菌極べん毛モーター固定子複合体の分子集合モデルを提案した。ビブリオ菌のべん毛モーターでは、Cリングの構造タンパク質がべん毛基部体から容易に解離してしまうという新しい知見を得た。また、ビブリオ菌の基部体構成タンパク質の解析から、FlgTがこれまでLPリングと考えられていた構造の外側の部分を占めることが明らかにし、これをHリングと名付けた。このリング構造が、ビブリオ特異的な高速回転を保持するための強固な軸受け構造として機能しているという可能性を示唆した。

研究成果

• [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: Koike, M., Terashima, H., Kojima, S. Homma, M.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 192(1) ページ: 375-378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutational analysis of the GTP-binding motif of FlhF which regulates the number and placement of the polar flagellum in Vibrio alginolyticus. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kusumoto, A., Nishioka, N., Kojima, S. Homma, M.
  • 雑誌名: J. Biochem. 146(5) ページ: 643-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stator assembly and activation mechanism of the flagellar motor by the periplasmic region of MotB. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima, S., Imada, K., Sakuma, M., Sudo, Y., Kojima, C., Minamino, T., Homma, M., Namba, K.
  • 雑誌名: Mol. Micro. 73(4) ページ: 710-718
  • 査読あり
• [雑誌論文] The peptidoglycan-binding (PGB) domain of the Escherichia coli Pal protein can also function as the PGB domain in E. coli flagellar motor protein MotB. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hizukuri, Y, Morton, J.F., Yakushi, T., Kojima, S., Homma, M.
  • 雑誌名: J. Biochem. 146(2) ページ: 219-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sodium-dependent dynamic assembly of membrane complexes in sodium-driven flagellar motors. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukuoka, H., Wada, T., Kojima, S., Ishijima, A., Homma, M.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 71(4) ページ: 825-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flagellar motility in bacteria structure and function of flagellar motor. (2008)
  • 著者名/発表者名: Terashima, H., Kojima, S., Homma, M.
  • 雑誌名: Int. Rev. Cell. Mol. Biol. 270 ページ: 39-85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-free synthesis of the torque-generating membrane proteins, PomA and PomB, of the Nat-driven flagellar motor in Vibrio alginolyticus. (2008)
  • 著者名/発表者名: Terashima, H., Abe-Yoshizumi, R., Kojima, S., Homma, M.
  • 雑誌名: J. Biochem. 144(5) ページ: 635-642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic Cys mutagenesis of Flgl, the flagellar P-ring component of Escherichia coli. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hizukuri, Y., Kojima, S., Yakushi, T., Kawagishi, I., Homma, M.
  • 雑誌名: Microbiology 154(3) ページ: 810-817
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insights into the stator assembly of the Vibrio flagellar motor from the crystal structure of MotY. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kojima, S., Shinohara, A., Terashima, H., Yakushi, T., Sakuma, M., Homma, M., Namba, K., Imada, K.
  • 雑誌名: Proc. Nat. l Acad. Sci. USA. 105(22) ページ: 7696-7701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of MotY, a stator component of the Vibrio alginolyticus polar flagellar motor. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, A., Sakuma, M., Yakushi, T., Kojima, S., Namba, K., Homma, M., Imada, K.
  • 雑誌名: Acta. Cryst. 63(2) ページ: 89-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] The bidirectional polar and unidirectional lateral flagellar motors of Vibrio alginolyticus are controlled by a single CheY species. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kojima, M., Kubo, R., Yakushi, T., Homma, M., Kawagishi
  • 雑誌名: I. Mol. Micro. 64(1) ページ: 57-67
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of charged residues of rotor and stator in flagellar rotation: comparative study using H+-driven and N+-driven motors in Escherichia coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yakushi, T., Yang, J., Fukuoka, H., Homma, M., Blair D.F.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 188(4) ページ: 1466-1472
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the intramolecular disulfide bridge in MotX and MotY, the specific proteins for sodium-driven motors in Vibrio spp. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yagasaki, J., Okabe, M., Kurebayashi, R., Yakushi, T., Homma, M.
  • 雑誌名: I Bacteriol. 188(14) ページ: 5308-5314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of chemotactic signal gain via modulation of a pre-formed receptor array. (2006)
  • 著者名/発表者名: Irieda, H., Homma, M., Kawagishi, I.
  • 雑誌名: I Biol. Chem. 281(33) ページ: 23880-23886.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Vibrio motor proteins, MotX and MotY, are associated with the basal body of Na+-driven flagella and required for stator formation (2006)
  • 著者名/発表者名: Terashima, H., Fukuoka, H., Yakushi, T., Kojima, S., Homma, M.
  • 雑誌名: M. Mol. Micro. 62(4) ページ: 1170-1180
  • 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、小池雅文、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 平成21年度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] 周毛性ビブリオ菌となったflhFG二重欠失株の抑圧変異体の性質と変異同定の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 西岡典子、小嶋勝、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第83回日本細菌学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20100327-20100329
• [学会発表] Ion flux pathway of stator comlex in sodium-driven flagellar motor (2010)
  • 著者名/発表者名: 本間道夫
  • 学会等名: ゴードン会議
  • 発表場所: ベンチュラビーチマリオット・アメリカ
  • 年月日: 20100124-20100129
• [学会発表] Structure and Function of Sodium-driven Polar Flagellar Motor of Vibrio alginoliticus (2009)
  • 著者名/発表者名: 本間道夫
  • 学会等名: VIBRIO-2009
  • 発表場所: リオデジャネイロ
  • 年月日: 20091104-20091106
• [学会発表] Structural and functional analysis of the periplasmic domain of PomB, a stator component of the sodium-driven bacterial flagellar motor (2009)
  • 著者名/発表者名: 小嶋誠司、今田勝己、佐久間麻由子、難波啓一、本間道夫
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 20091030-20091101
• [学会発表] 周毛性ビブリオ菌となったflhFG二重欠失株の抑圧変異体を用いたべん毛形成制御の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西岡典子、小嶋勝、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第46回日本細菌学会中部支部総会
  • 発表場所: 名城大学薬学部
  • 年月日: 20091023-20091024
• [学会発表] 細菌べん毛モーターの再構成に向けた固定子と軸受け間のジスルフィド架橋 (2009)
  • 著者名/発表者名: .檜作洋平、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20091021-20091024
• [学会発表] Attempt to Purify a Whole-set of the Bacterial Flagellar Motor with the Disulfide-cross-linked Stator (2009)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hizukuri, Seiji Kojima, Michio Homma
  • 学会等名: International Symposium "Innovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins Working in Biomembranes
  • 発表場所: 京都大学芝蘭会館・稲盛ホール
  • 年月日: 20090908-20090910
• [学会発表] Basal Body Isolation with C-ring Component from Na+-driven Flagellar Motor of Vibrio alginolyticus (2009)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Koike, Seiji Kojima, Michio Homma
  • 学会等名: International Symposium "Innovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins Working in Biomembranes
  • 発表場所: 京都大学芝蘭会館・稲盛ホール
  • 年月日: 20090908-20090910
• [学会発表] Attempt to purify the hook-basal body with C-ring from the Na+-driven flagellar motor (2009)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Koike, Seiji Kojima, Michio Homma
  • 学会等名: BLAST V
  • 発表場所: Camino Real Sumiya Hotel
  • 年月日: 20090118-20090123
• [学会発表] べん毛モーター固定子蛋白質MotBのペリプラズムドメインの構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小嶋誠司、佐久間麻由子、須藤雄気、児嶋長次郎、南野徹、難波啓一、本間道夫、今田勝己
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20081209-20081212
• [学会発表] Na+駆動型べん毛のCリング付き基部体精製の試み (2008)
  • 著者名/発表者名: 小池雅文、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20081203-20081205
• [学会発表] 系統的変異導入とPalとのキメラタンパク質を用いた大腸菌べん毛固定子タンパク質MotBのPGB(ペプチドグリカン結合)ドメインの解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 檜作洋平、John Frederick Morton、薬師寿治、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20081203-20081205
• [学会発表] FlhFのGTP結合モチーフへの変異導入によるVibrio alginolyticus極べん毛形成位置と本数制御の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 楠本晃子、西岡典子、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第45回日本細菌学会中部支部総会
  • 発表場所: 金沢大学医学部記念館
  • 年月日: 20081017-20081018
• [学会発表] ペプチドグリカン結合(PGB)ドメインのキメラ作成によるべん毛固定子タンパク質MotBの構造・機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: .檜作洋平、John Frederick Morton、薬師寿治、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第45回日本細菌学会中部支部総会
  • 発表場所: 金沢大学医学部記念館
  • 年月日: 20081017-20081018
• [学会発表] 系統的変異導入とPalとのキメラタンパク質解析を通してべん毛固定子タンパク質MotBのペプチドグリカン結合(PGB)ドメインの構造・機能に迫る (2008)
  • 著者名/発表者名: 檜作洋平、John Frederick Morton、薬師寿治、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第5回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 静岡国民年金健康センター「藤枝エミナース」
  • 年月日: 20080728-20080729
• [学会発表] 極毛単べん毛のビブリオ菌から周毛べん毛の変異体の単離とその解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西岡典子、楠本晃子、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第81回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 京都国立京都国際会館
  • 年月日: 20080324-20080326
• [学会発表] 海洋性ビブリオ菌極べん毛モーターの回転に必須なタンパク質MotYの結晶構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小嶋誠司、篠原明梨、寺島浩行、薬師寿治、佐久間麻由子、本間道夫、難波啓一、今田勝巳
  • 学会等名: 第72回日本生化学会中部支部会
  • 発表場所: 岐阜大学大学院医学系研究科・医学部記念会館
  • 年月日: 2008-05-24
• [学会発表] べん毛基部体Pリングタンパク質FlgIと膜モータータンパク質MotBのCys置換体間のジスルフィド架橋 (2008)
  • 著者名/発表者名: 檜作洋平、小嶋誠司、薬師寿治、川岸郁朗、本間道夫
  • 学会等名: 第72回日本生化学会中部支部会
  • 発表場所: 岐阜大学大学院医学系研究科・医学部記念会館
  • 年月日: 2008-05-24
• [学会発表] In Vivo架橋を用いた大腸菌走化性における受容体クラスターの構造機能連関の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 入枝泰樹、本間道夫、川岸郁朗
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] 双方向及び一方向回転型べん毛モータースイッチタンパク質FliMのクローニング及び機能解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小嶋勝、篠原将志、本間道夫、川岸郁朗
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] 大腸菌べん毛モーターPリングタンパク質FlgIと固定子タンパク質MotB問の架橋 (2007)
  • 著者名/発表者名: 檜作洋平、小嶋誠司、薬師寿治、川岸郁朗、本間道夫
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] Vibrio alginolyticusのflhFG二重変異べん毛欠損株からの多べん毛抑圧変異体の単離と解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西岡典子、楠本晃子、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 第44回日本細菌学会中部支部総会
  • 発表場所: 愛知県蒲郡ホテル竹島
  • 年月日: 20071011-20071012
• [学会発表] Purification of the Type III Secretion Machinaries of Vibrio parahaemolyticus (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Yagasaki, T. Iida, S. Kojima, M. Homma
  • 学会等名: 米国微生物学会第107回総会
  • 発表場所: Metro Toronto Convention Centre
  • 年月日: 20070521-20070525
• [学会発表] ビブリオ菌極べん毛の形成位置と本数を制御するFlhFタンパク質 (2006)
  • 著者名/発表者名: 楠本晃子、篠原明梨、寺島浩行、薬師寿治、小嶋誠司、本間道夫
  • 学会等名: 分子生物学会2006フォーラム
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 20061206-20061208
• [学会発表] 大腸菌べん毛モーターPリングタンパク質FlgIおよび固定子タンパク質MotBのCys置換体の解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 檜作洋平、小嶋誠司、川岸郁朗、本間道夫
  • 学会等名: 分子生物学会2006フォーラム
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 20061206-20061208
• [学会発表] Mutational studies of GTP-binding motif of FlhF in regulation of the number and location of flagella in Vibrio alginolyticus (2006)
  • 著者名/発表者名: Akiko Kusumoto, Hiroyuki Terashima, Akari Shinohara, Toshiharu Yakushi, Seiji Kojima, Michio Homma
  • 学会等名: 日本生物物理学会第44回年会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 20061112-20061116
• [学会発表] Distinct features of the bidirectional and unidirectional flagellar motors of marine Vibrio (2006)
  • 著者名/発表者名: 小嶋勝、Igor B. Zhulin、本間道夫、川岸郁朗
  • 学会等名: 日本生物物理学会第44回年会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 20061112-20061116
• [学会発表] Characterization of the Cys-introduced P-ring component FlgI and the stator component MotB in the flagellar motor of Escherichia coli (2006)
  • 著者名/発表者名: 檜作洋平、小嶋誠司、川岸郁朗、本間道夫
  • 学会等名: 日本生物物理学会第44回年会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 20061112-20061116
• [学会発表] Crystal structure of MotY;an essential component of the torque generator of Na+-driven flagellum in Vibrio alginolyticus (2006)
  • 著者名/発表者名: Akari Shinohara, Katsumi Imada, Mayuko Sakuma, Toshiharu Yakushi, Seiji Kojima, Michio Homma
  • 学会等名: 日本生物物理学会第44回年会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 20061112-20061116
• [学会発表] Vibrio alginolyticus極べん毛モータータンパク質MotXとMotYが作る基部体Tリング構造 (2006)
  • 著者名/発表者名: 本間道夫、薬師寿治、小嶋誠司
  • 学会等名: 第43回日本細菌学会中部支部総会
  • 発表場所: ぱ・る・るプラザ岐阜
  • 年月日: 20061019-20061020
• [学会発表] Systematic Cys substitution of the P-ring component FlgI and the motor component MotB in the f1agellar motor of Escherichia coli (2006)
  • 著者名/発表者名: 檜作洋平、小嶋誠司、川岸郁朗、本間道夫
  • 学会等名: ゴードン会議2006
  • 発表場所: 米国Colby-Sawyer College
  • 年月日: 20060625-20060630
• [学会発表] Single CheY species controls two types of flagellar motors of marine Vibrio via bidirectional and unidirectional mechanisms (2006)
  • 著者名/発表者名: 小嶋勝、薬師寿治、本間道夫、川岸郁朗
  • 学会等名: 20th IUBMB
  • 発表場所: 京都国際会議場
  • 年月日: 20060618-20060623
• [学会発表] Biochemical studies of the periplasmic domain of MotB, a stator component of the bacterial flagellar motor (2006)
  • 著者名/発表者名: Seiji Kojima, Yukio Furukawa, Tohru Minamino, Keiichi Namba
  • 学会等名: 20th IUBMB
  • 発表場所: 京都国際会議場
  • 年月日: 20060618-20060623