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2014 年度 実施状況報告書

ハイブリッド型バクテリアべん毛モーターの環境変化感知と回転力発生の分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 26840035
研究機関大阪大学

研究代表者

寺原 直矢  大阪大学, 生命機能研究科, 招聘研究員 (40554738)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードべん毛モーター / 1分子計測
研究実績の概要

モデル微生物として広く知られている枯草菌は、プロトン駆動型MotABとナトリウムイオン駆動型MotPSの異なる2種類の固定子が同一のべん毛モーターで機能できるという、これまでに報告されている他のモーターにはない特徴を有する。そこで本研究では、性能の異なる2種類の固定子がどのように外環境の変化に応答してべん毛モーターに組み込まれ、駆動力を発生するのかを明らかにすることを目的とする。
まず、極小のビーズを用いたナノ顕微計測法による1分子回転計測を行い、MotABおよびMotPSがそれぞれ発生するトルクを計測した。高負荷時における固定子1個あたりが出力するトルクはほぼ同じであるであるが、低負荷時における回転数がMotABに比べ、MotPSは圧倒的に遅いことが分かった。低負荷時におけるモーターはイオン透過速度が律速になることが考えられていることから、MotPSのイオンチャネル活性は低いことが推察された。さらに、野生株の計測を行ったところ、MotABとMotPSの両方が同一のモーターに組み込まれていることがトルク特性から明らかとなった。また、蛍光イメージング法による固定子の細胞内局在性を調べたところ、MotPSは外環境にナトリウムイオンが存在するときに局在性を示すことが分かり、固定子が外環境の変化を感知してべん毛モーターに組み込まれることが分かった。
現在、遺伝子工学的手法により各種ドメインを入れ替えた様々な改変型固定子を作製し、トルク特性および細胞内局在性を解析することで、外環境変化の感知に関わるドメインを同定する実験を行っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在まで、枯草菌の持つ2つの固定子のトルク特性を明らかにし、野生株はこれら2つの固定子が同一のモーターに組み込まれて機能していることを明らかにした。さらに、蛍光タンパク質を用いたイメージングにより、ナトリウムイオンの有無によってMotPSの細胞内局在性が変化することが明らかとなり、研究計画通り進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

現在、研究計画通り、遺伝子工学的手法により各種ドメインを入れ替えた様々な改変型固定子を作製し、トルク特性および細胞内局在性を解析している。今後、外環境変化の感知に関わるドメインを明らかにし、研究成果を論文に発表する。

次年度使用額が生じた理由

海外における学会参加を行わなかったため。

次年度使用額の使用計画

次年度は変異型固定子タンパク質を作製するため、特に合成DNAに使用する計画である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] 固定子複合体MotPSのクライオ電子顕微鏡による構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢、加藤貴之、南野徹、難波啓一
    • 学会等名
      2014年度べん毛研究交流会
    • 発表場所
      三重県
    • 年月日
      2015-03-02
  • [学会発表] GFP labeling for single particle analysis with cryoEM2015

    • 著者名/発表者名
      加藤貴之、寺原直矢、宮田知子、難波啓一
    • 学会等名
      HFSP Japan Meeting
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2015-02-24
  • [学会発表] 低温電子顕微鏡による単粒子像解析法におけるGFPラベル2014

    • 著者名/発表者名
      加藤貴之、寺原直矢、宮田知子、難波啓一
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] 枯草菌べん毛モーターの性能は異なる2種類の固定子によって調節される2014

    • 著者名/発表者名
      寺原直矢、野口有希奈、中村修一、上池徳伸、南野徹、伊藤政博、難波啓一
    • 学会等名
      第11回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      岩手県
    • 年月日
      2014-06-06

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公開日: 2016-06-01  

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