自己集合する細菌べん毛モーター固定子の結晶化

自组装细菌鞭毛电机定子的结晶

• 批准号: 20051009
• 负责人: 小嶋 誠司
• 金额: $ 4.1万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20051009/
• 关键词: 蛋白質; 分子モーター; 生物物理; ナノマシン

細菌のべん毛モーターは、細胞表層に自己集合し、エネルギー変換を担う超分子複合体である。モーターの回転力は、エネルギー源となる共役イオンが固定子中を流れる際に生じる、固定子-回転子間相互作用により発生すると考えられている。回転力発生のメカニズムを明らかにするためには、モーターの心臓部である固定子の構造情報が不可欠である。本研究では、ビブリオ菌Na^+駆動型モーターの固定子PomA/PomB複合体の結晶化を試みた。今年度は、これまで困難であった複合体の膜からの抽出の際に、界面活性剤Cymal-5を用いることで可溶化と精製度の向上が見られたので、大量精製し結晶化のスクリーニングを行ったが、現在のところ結晶はまだ得られていない。我々は部分構造の結晶化も同時に行い、H^+駆動型のサルモネラ菌固定子蛋白質MotBのC末端ペリプラズム側断片(MotB_C)の結晶構造を分解能1.75Aで決定することが出来た。固定子はこの領域に存在する推定ペプチドグリカン結合(PGB)ドメインを介してPG層に固定されていると考えられている。またイオンの透過は固定子がモーターに設置されて始めて活性化される。本研究で用いたMotB_CにはPGBドメインだけでなく、ペリプラズム側において運動に必須な部分がすべて含まれている。MotB_Cは1つのドメインで構成され、二量体を形成していた。MotB_Cが予想以上にコンパクトな構造であるため、ペプチドグリカン層に作用し固定するためには、MotB_Cにおいて大きな構造変化が起こらなければならない。構造情報をもとに行った機能解析により、PGBドメインでの二量体形成が固定子のチャネル部分を形成する膜貫通ヘリックスの適切な配置に重要であること、MotB_CのN末端部分の大きな構造変化がPG結合とプロトンチャネルの活性化に必要であることが明らかとなった。

细菌鞭毛电动机是在细胞表面自组装并进行能量转换的超分子复合物。据信，电动机的旋转力是由当用作能源的共轭离子流过定子时发生的定子 - 旋转相互作用而产生的。为了阐明旋转力产生的机理，定子的结构信息（这是电动机的核心）至关重要。在这项研究中，我们试图结晶弧菌Na^+ - 驱动电动机的POMA/POMB复合物。今年，当提取以前困难的复杂膜时，使用表面活性剂Cymal-5的使用显示出溶解化和纯化的改善，因此我们进行了大量的纯化并进行了结晶筛选，但尚未获得晶体。我们还同时进行了部分结构的结晶，并以1.75a的分辨率确定了H^+ - 驱动沙门氏菌定子蛋白MOTB（MOTB_C）的C末端阴性片段（MOTB_C）的晶体结构。定子被认为是通过该区域中存在的假定肽聚糖结合（PGB）结构域固定在PG层上的。此外，仅当将定子放置在电机中时，就会激活离子。本研究中使用的MOTB_C不仅包含PGB结构域，而且还包含周围运动至关重要的所有部分。 MOTB_C由单个域组成，并形成一个二聚体。由于MOTB_C的结构比预期的要紧凑，因此必须在MOTB_C中发生重大的结构变化，以使其作用并修复肽聚糖层。基于结构信息进行的功能分析表明，PGB结构域中的二聚体形成对于构成定子的通道部分的跨膜螺旋的适当放置非常重要，并且MOTB_C的N末端部分的较大结构变化对于PG结合和Proton通道的激活是必需的。

项目成果

細菌べん毛モーター固定子蛋白質MotBのペリプラズムドメインの結晶構造

细菌鞭毛运动定子蛋白MotB周质结构域的晶体结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 水島恒裕;熊埜御堂太一;鈴木淳巨;山根隆;加藤晃;Sugahara K.N.;Igarashi S.;小嶋誠司
• 通讯作者: 小嶋誠司

Insights into the stator assembly of the Vibrio flagellar motor from the crystal structure of MotY

• DOI: 10.1073/pnas.0800308105
• 发表时间: 2008-06-03
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Kojima, Seiji;Shinohara, Akari;Imada, Katsumi
• 通讯作者: Imada, Katsumi

Functional transfer of an essential aspartate for the ion-binding site in the stator proteins of the bacterial flagellar motor

细菌鞭毛运动定子蛋白中离子结合位点必需天冬氨酸的功能转移

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Molecular Biology 397
• 作者: Terashima H;Kojima S;Homma M
• 通讯作者: Homma M

International Review of cell and Molecular Biology, Volume 270, Chapter 2

《国际细胞与分子生物学评论》，第 270 卷，第 2 章

• 发表时间: 2008
• 作者: Terashima H;Kojima S;Homma M
• 通讯作者: Homma M

Structural insight into active flagellar motor formation through the periplasmicregion of MotB

通过 MotB 周质区域了解活跃鞭毛运动形成的结构

• 发表时间: 2009
• 作者: Okazaki S;Suzuki A;Mizushima T;Kawano T;Komeda H;Asano Y;Yamane T;小嶋誠司;Abhijit Mandal;Seiji Kojima
• 通讯作者: Seiji Kojima