バチルス属細菌がもつ新奇なべん毛モーター固定子複合体の機能と構造の解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21370074
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 東洋大学
• 研究代表者: 伊藤 政博 東洋大学, 生命科学部, 教授 (80297738)
• 研究分担者: 寺原 直矢 東洋大学, バイオナノエレクトロニクス研究センター, 研究助手 (40554738)
• 連携研究者: 今田 勝巳 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40346143)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: べん毛 / バチルス / 膜タンパク質 / 構造解析 / 固定子

研究概要

枯草菌のべん毛モーターの一分子解析によるトルクを算出し、このモーターがH+型固定子MotABとNa+型固定子MotPSからなるハイブリッドモーターであることを明らかにした。また、枯草菌の固定子MotAB、MotPSの3番目と4番目の膜貫通領域の間にある親水性領域に存在する複数の荷電アミノ酸残基からモーターの回転と固定子複合体の安定性に重要なアミノ酸残基を同定した。更に、好アルカリ性細菌Bacillus alcalophilusのべん毛が、これまで報告例のないカリウムイオンで駆動する新規なモーターであることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] 第3のイオンで駆動するハイブリッド型生物モーターの発見 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺原直矢、佐野元彦、伊藤政博
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: (掲載決定)
• [雑誌論文] A Ba cillus flagellar motor that can use b oth Na+ and K+ as a coupling ion is c onverted by a single mutation to useonly Na+. (2012)
  • 著者名/発表者名: Terahara N., Sano M. and Ito M.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 7(9)
  • DOI: DOI:10.1371/journal.pone.0046248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome of alkaliphilic Bacillus pseudofirmus OF4 reveals adaptations that support the ability to grow in an external pH range from 7.5 to 11.4. (2011)
  • 著者名/発表者名: Janto B, Ahmed A, Ito M, Liu J, Hicks DB, Pagni S, Fackelmayer OJ, Smith T A, Earl J, Elbourne LD, Hassan K, Pau lsen IT, Kolsto AB, Tourasse NJ, Ehrl ich GD, Boissy R, Ivey DM, Li G, Xue Y, Ma Y, Hu FZ, Krulwich TA.
  • 雑誌名: Environment al Microbiology 巻: 13(12) ページ: 3289?3309
  • 査読あり
• [雑誌論文] 微生物に学ぶアルカリ性環境適応戦略 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤政博
  • 雑誌名: 低温生物工学会誌 巻: 57(1) ページ: 25-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioenergetics: cell motility and chem otaxis of extreme alkaliphiles (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito M., Fujinami S. and Terahara N.
  • 雑誌名: Extre mophiles handbook 巻: Vol.1 ページ: 141-161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motility and chemotax is in alkaliphilic Bacillus species (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujinami S., Terahara N., Krulwich T.A. and Ito M.
  • 雑誌名: Future Microbiology 巻: 4 ページ: 1137-1149
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of a single motP mutation for motility at neutral pH of the Na+- driven flagellar motor of Bacillus p seudofirmus OF4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y., Noguchi Y. and Ito M.
  • 学会等名: BLAST meeting 2013
  • 発表場所: Tucson, AZ
  • 年月日: 20130120-25
• [学会発表] 好アルカリ性細菌のNa+駆動型べん毛モーター固定子MotPSへの変異導入により中性環境での共役イオン透過を高めるアミノ酸残基の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋優嘉、野口有希奈、伊藤政博
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北大学(宮城)
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] 枯草菌べん毛モーター固定子におけるイオン流入経路に関わるアミノ酸残基の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古山琴美、伊藤政博
  • 学会等名: 2012年度極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 日本大学文理学部(東京)
  • 年月日: 20121201-02
• [学会発表] 好アルカリ性細菌Bacillus pseudofirmus OF4株のNa+駆動型べん毛モーター固定子MotPSにおける中性環境でのイオン透過性に重要なアミノ酸残基」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋優嘉、野口有希奈、伊藤政博
  • 学会等名: 2012年度極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 日本大学文理学部(東京)
  • 年月日: 20121201-02
• [学会発表] 枯草菌べん毛モーター固定子中のイオン流入経路に関与するアミノ酸残基の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古山琴美、伊藤政博
  • 学会等名: 2012年度日本農芸化学会関東支部年会
  • 発表場所: 新潟薬科大学(新潟)
  • 年月日: 20121027-28
• [学会発表] 2種類の共役イオンが利用できるハイブリット型生物モーターの回転機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋優嘉、伊藤政博
  • 学会等名: 2012年度日本農芸化学会関東支部年会
  • 発表場所: 新潟薬科大学(新潟)
  • 年月日: 20121027-28
• [学会発表] An analysis of amino acid residues which affect the structure of the ion flux pathway of the flagellar stator complex from Bacillus subtilis (2012)
  • 著者名/発表者名: Koyama K. and Ito M.
  • 学会等名: 17th European Bi oenergetics Conference
  • 発表場所: Freiburg, Ge rmany
  • 年月日: 20120915-20
• [学会発表] The charged amino acid residues of two different stators of the flagellar motor in Bacillus subtilis are important for motility (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y. and Ito M.
  • 学会等名: 17th European Bioenergetic s Conference
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 年月日: 20120915-20
• [学会発表] ハイブリッド型生物モーターに関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤政博
  • 学会等名: 平成24年度井上円了賞受賞記念講演
  • 発表場所: 東洋大学白山キャンパス(東京)
  • 年月日: 2012-06-10
• [学会発表] 極限環境微生物のアルカリ性環境適応戦略」、シンポジウム「細菌センサーと環境応答」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤政博
  • 学会等名: 第85回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長崎新聞文化ホール(長崎)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] ハイブリッド型生物モーターに関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤政博
  • 学会等名: 第7回日本学術振興会賞受賞記念講演、極限環境生物学会2011年度(第12回)年会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス・良順会館(長崎)
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] 枯草菌べん毛モーターの回転機構における固定子MotAB、MotPSの重要な荷電アミノ酸残基 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋優嘉、伊藤政博
  • 学会等名: 第11回極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス(京都)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] H+駆動力とNa+駆動力の両方が利用可能な枯草菌べん毛モーターの1分子回転計測法によるモーター特性の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野口有希奈、寺原直矢、伊藤政博
  • 学会等名: 第11回極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス(京都)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] 微生物に学ぶアルカリ性環境適応戦略 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊藤政博
  • 学会等名: 第55回低温生物工学会大会セミナー
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス(東京)
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] The Single Flagellar Stator That Supports Use of Both H+ and Na+ for Motility in an Alkaliphili c Bacillus clausii is Changed to Sing le-coupling by Mutation and Dual Ion Use Is Conferred On Two Bacillus subt ilis Motors. (2009)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Ito
  • 学会等名: International Symposiu m "Innovative Nanoscience of Supermol ecular Motor Proteins
  • 発表場所: Kyoto Univer sity(Kyoto), Japan
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] One stator that coupl es to two different ions: flagellar s tator and motility of alkaliphilic Ba cillus species.
  • 著者名/発表者名: Masahiro Ito
  • 学会等名: 9^<th> International Co ngress on Extremophiles 2012 1244790KD009 20120912
  • 発表場所: Sevilla, Spain