2019 Fiscal Year Annual Research Report
Reconsitutive studies on molecular mechanisms underlying regulation of rotational molecular machines
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17KT0026
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
川岸 郁朗 法政大学, 生命科学部, 教授 (80234037)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西山 雅祥 近畿大学, 理工学部, 准教授 (10346075)
北尾 彰朗 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (30252422)
今田 勝巳 大阪大学, 理学研究科, 教授 (40346143)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | べん毛モーター / 回転制御 / 走化性 / 圧力 / 蛋白質構造 / MD / 大腸菌 / コレラ菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに引き続き，大腸菌べん毛モーターの回転が，高圧力下で反時計回り(CCW)に固定される現象を追究した．まず，昨年度までよりさらに高精度なデータを得て解析を行った．また，詳細なMDシミュレーションを行い， CheYとFliMのN末端フラグメントの結合に対する圧力の影響を解析した．両者を総合して，高圧力下でべん毛モーターの時計回り(CW)回転が阻害されるのはCheYのFliMへの結合が阻害されるためであること，このCheY-FliM相互作用がモーター回転制御の決定的ステップであると結論された．この成果の最初の報告を論文として国際的学術誌Scientific Reportsに発表した．また，第57回日本生物物理学会年会（宮崎市）において，畑と西山がオーガナイザーとして，シンポジウム「静水圧刺激により生命機能を操作する」を開催した．
一方，１本の極毛をもつコレラ菌のべん毛回転方向制御に関しても，昨年度までの知見に基づき，さらに高精度の解析を行った．構成的アプローチとして，コレラ菌と大腸菌のキメラFliMを大腸菌に発現させてべん毛の回転を計測した．キメラFliMの大腸菌由来部位の1アミノ酸をコレラ菌の相当残基に置換すると，CheY作用の協同性が低下した．また，コレラ菌FliMの相当残基を大腸菌型に置換してコレラ菌に発現すると，CheY作用の協同性が上昇し，忌避物質を与えても方向転換頻度を上昇させる応答ができなくなった．さらに，CheYにGFPを融合し，CheY発現量とべん毛回転方向の関係を1細胞レベルで解析した．以上の結果から，極べん毛をもつ細菌では，周べん毛をもつ細菌とは異なり，べん毛モーター回転方向制御の協同性が低く調整されることによって，走化性応答が実現されるという重要な知見が得られた．
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