べん毛モーター固定子の構造変化により生じるエネルギー変換機構の解明

阐明鞭毛电机定子结构变化引起的能量转换机制

• 批准号: 20J00329
• 负责人: 錦野 達郎
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00329/
• 关键词: Sodium channel; Bacterial flagellum; Energy conversion; Flagellar stator; PomAPomB; Solution NMR; Cryo-EM; Single particle analysis; 細菌べん毛モーター; 固定子; エネルギー変換; クライオ電子顕微鏡; 単粒子解析; 溶液NMR; イオンチャネル; べん毛モーター; 固定子複合体; 回転子; FliG

細菌の運動器官の一つであるべん毛は、回転するモーターをもつ超分子複合体である。モーターは自身が回転する「回転子」と回転子の周りに集合しイオンチャネルとして機能する「固定子」の2種類の複合体から成る。モーターの回転は、固定子への共役イオンの流入とカップルした回転子と固定子の相互作用により、膜内外に形成される電気化学ポテンシャルが運動エネルギーに変換されることで生じる。固定子は、5分子のA(PomA)と2分子のB(PomB)のサブユニットからなる膜貫通タンパク質複合体である。その構造はクライオ条件下での単粒子解析により明らかになっているが、エネルギー変換の際の複合体の構造変化や共役イオンの通り道は未だによくわかっていない。本研究では、これらを明らかにするため、クライオ条件での単粒子解析と溶液核磁気共鳴法(NMR)によりにNa+チャネルである海洋性ビブリオ菌の固定子複合体[PomAPomB]の構造情報を取得と、申請者のこれらの手法の習熟を目的としていた。3年間の研究により、単粒子解析では、複合体の近原子分解能のクライオマップを構築し、モデル構造の構築と精密化ができた。溶液NMRでの解析では、複合体試料の測定を行ったところ、Na+濃度に依存したスペクトルの変化が見られた。これらの結果を基にして、共役イオンが固定子複合体をどのように通ることにより、回転子を回転させるのかに関して論文の執筆を進めている。これらの成果から、申請者はクライオ条件での単粒子解析と溶液NMRによる構造解析技術を習得できた。また関連した研究として、高度好熱菌の固定子Aサブユニット(MotA)複合体の単粒子解析では、MotAのみで5量体を形成する内容を論文にまとめ、受理された。回転子を構成するタンパク質の一つであるFliGの溶液NMR解析の内容は論文を投稿し、リバイスが帰ってきており対応を進めている。

A supermolecular complex of bacterial motor organs A complex of two types of "fixed elements" is formed by the combination of "fixed elements" and "fixed elements". The interaction between the fixed ion and the fixed ion forms an electric and chemical reaction between the fixed ion and the fixed ion. A(PomA) of 5 molecules and B(PomB) of 2 molecules are fixed on the membrane. The structure of the complex is changed from structure to structure under the condition of single particle analysis. This study aims to obtain structural information of the immobilized sub-complex of marine bacteria [PomAPomB] by Na+ generation and solution nuclear magnetic resonance (NMR) analysis under different conditions, and to familiarize the applicant with the method. 3 years of research, single particle analysis, complex near-atomic decomposition energy construction, structure construction and precision Solution NMR analysis, determination of complex samples, and Na+ concentration dependence The results of this paper are as follows: (1) the base, the common service, the fixed sub-complex, the passage, the return sub-complex, and the progress of the paper The results of this study are available to the applicant, and the conditions for particle analysis, solution NMR, and structural analysis techniques are available. The content of this paper is related to the analysis of single particles of MotA complex and the formation of MotA complex. The content of FliG's solution NMR analysis is submitted to the paper, and the content of FliG's solution NMR analysis is further developed.

项目成果

Flagellar related genes and functions in <i>Vibrio</i>

弧菌中鞭毛相关基因和功能

• DOI: 10.3412/jsb.75.195
• 发表时间: 2020
• 期刊: Nippon Saikingaku Zasshi
• 作者: NISHIKINO Tatsuro;KOJIMA Seiji;HOMMA Michio
• 通讯作者: HOMMA Michio

クライオ電子顕微鏡単粒子解析による海洋性ビブリオ菌べん毛モーター固定子PomAPomBのイオン透過経路の解明.

使用冷冻电子显微镜单颗粒分析阐明海洋弧菌鞭毛电机定子 PomAPomB 中的离子渗透途径。

• 发表时间: 2022
• 作者: 錦野達郎;竹川宜宏;岸川淳一;廣瀬未果;小嶋誠司;本間道夫;加藤貴之;今田勝巳.
• 通讯作者: 今田勝巳.

海洋性ビブリオ菌べん毛の回転方向を制御するタンパク質 FliG の高圧 NMR による構造解析

通过高压核磁共振对控制海洋弧菌鞭毛旋转方向的蛋白质 FliG 进行结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇錦野達郎,小嶋誠司;本間道夫;宮ノ入洋平
• 通讯作者: 宮ノ入洋平

NMR analysis of the conformational transition of flagellar rotor protein FliG, that determines flagellar rotational direction in marine Vibrio

鞭毛转子蛋白 FliG 的构象转变的 NMR 分析，决定海洋弧菌鞭毛的旋转方向

• 发表时间: 2021
• 作者: Tatsuro Nishikino;Seiji Kojima;Michio Homma;Yohei Miyanoiri.
• 通讯作者: Yohei Miyanoiri.

Vibrioべん毛モーター固定子複合体のCryo-EMによる単粒子解析

通过冷冻电镜对弧菌鞭毛电机定子复合体进行单颗粒分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 錦野達郎;竹川宜宏;岸川淳一;廣瀬未果;小嶋誠司;本間道夫;加藤貴之;今田勝巳
• 通讯作者: 今田勝巳