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2022 年度 実績報告書

高エネルギー変換効率を可能とするべん毛モーター回転軸と軸受の構造と機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21J12128
研究機関東京工業大学

研究代表者

山口 智子  東京工業大学, 地球生命研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
キーワードべん毛モーター / クライオ電子顕微鏡 / 軸受け / 軸 / 自己集合 / 立体構造解析 / タンパク質 / LPリング
研究実績の概要

回転型モーターには、回転子や固定子の他に、トルクを外部に出力するための回転軸と、軸を支える軸受けが存在します。細菌の運動を駆動するべん毛モーターも上記と同様の構造を持ち、細胞内外のプロトン勾配による電気化学ポテンシャルエネルギーをほぼ100%の効率でトルクに変換し、F1レーシングカーのエンジンに匹敵するほどの高速で回転する非常に効率の良いモーターとして知られています。べん毛モーターにおいて軸受け構造であるLPリングは、軸であるロッドを取り囲むようにリング状に存在しています。これら二つはべん毛モーターが機能する際には独立して存在しており、LPリングがどのようにロッドの周りに適切に配置・形成されるのかはわかっていませんでした。本研究では、べん毛モータ形成の中間状態を模擬したポリロッド-Pリング(通常より長く重合したロッドの周りにPリングのみが直接結合した)複合体の立体構造をクライオ電子顕微鏡による単粒子像解析を用いて解析することで、LPリングがロッド周りに自己形成される過程を詳細に調べました。Pリングのロッドに対する傾きを確認した結果、ポリロッド- Pリング状態におけるPリングはロッド-LPリングにおけるPリングより約3°傾いてロッドに結合しており、Pリングがロッドに結合する際はPリングを構成するタンパク質であるFlgIとロッドの一部を構成するFlgGのフレキシブルな領域が足場となることでロッド周りのPリング形成を支えていることが示唆される結果となりました。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Charles University/BIOCEV(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      Charles University/BIOCEV
  • [雑誌論文] Purification and CryoEM Image Analysis of the Bacterial Flagellar Filament2023

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi T, Miyata T, Makino F, Namba K.
    • 雑誌名

      Methods in molecular biology

      巻: 2646 ページ: 43-53

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-3060-0_5

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structures of multisubunit membrane complexes with the CRYO ARM 2002022

    • 著者名/発表者名
      Gerle C, Kishikawa JI, Yamaguchi T, Nakanishi A, Coruh O, Makino F, Miyata T, Kawamoto A, Yokoyama K, Namba K, Kurisu G, Kato T
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 71 ページ: 249-261

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfac037

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] LPリング中のロッドの回転シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      べん毛研究交流会
  • [備考] Charles University faculty of science

    • URL

      https://www.natur.cuni.cz/eng

  • [備考] BIOCEV

    • URL

      https://www.biocev.eu/en

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公開日: 2023-12-25  

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