Structural basis of the flagellar axial structure and its construction

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本研究は、細菌べん毛軸構造形成中間体と短繊維べん毛の構造をクライオ電子顕微鏡によりロッド-フック結合部、フック-フィラメント結合部の構造と、各部の成長端の構造を解明し、物性・機能・構造・シンメトリーが異なる領域を結合して巨大な軸構造が一体で作動するしくみとシンメトリーミスマッチを克服・利用して複雑な構造を形成するしくみの解明を目指している。今年度の実績は以下の通りである。１）フィラメント欠損変異体からジャンクション中間体べん毛を単離精製し、クライオ電子顕微鏡像の単粒子解析を行った。前年度までに得た4 A分解能密度図はキャップに不鮮明な場所があったため、再度解析をやり直した結果4.44 Aでの解析に成功した。その結果、ジャンクション上の5量体キャップの段差の位置がフィラメント上の5量体キャップの段差の位置と異なること、キャップの末端の形態もフィラメント上とジャンクション上で異なることが明らかになった。２）FlgK蛋白質欠損変異体を用い、FlgDキャップが結合した状態で成長が停止したべん毛試料を単離精製し、クライオ電子顕微鏡単粒子解析を行った。その結果、FlgDキャップ-フック結合部の5.5 A分解能密度図の作成に成功し、FlgDキャップの結晶構造とフックの電子顕微鏡構造を当てはめてモデルを構築した。その結果、FliDキャップとは全く異なる結合の仕方をすることが明らかになった。一方で、分解能が十分ではないため、高分解能構造を目指して、クライオ電子顕微鏡による撮影を継続した。３）べん毛MotA複合体のクライオ電子顕微鏡単粒子解析を行い、3.4 Aでの解析に成功した。MotAのみでも固定子複合体と同様の複合体を形成することを証明した。