Optimization of multiple method baced on neutron reflectometry for analysis of biogenesis of Gram-negative bacterial membrane.

本研究では、生体高分子の高い時空間分解能での解析を実現する手法として、中性子反射率法を中心に、in vivoでの架橋法、クライオ電子顕微鏡による構造解 析、高速AFM、そして単離膜を用いたin vitro再構築実験の5つの多角的な手法を駆使し、これらを組み合わせた統合的な解析法の確立を目指している。そのモデルケースとして、大腸菌のBAM複合体を中心とした外膜タンパク質輸送複合体および、磁性細菌のマグネトソーム形成タンパク質を用いる。本年度（2年目）は、豪州の渡航制限が解除されたため、研究代表者が国際共同研究者であるMoansh大学Shen博士を訪ね、中性子反射率法の計測結果を解析し、BAM複合体のサブユニットBamCが基質結合に呼応してダイナミックに構造変化することを見出した。また、BAM複合体のサブユニットが担当する基質のカテゴライズに成功した。BAM複合体の基質認識の初期段階を抽出し、その部分の構造解析のためのタンパク質調整に成功した。新生外膜タンパク質が内膜のSecトランスロコンからBAM複合体へと輸送される過程について、PpiD/YfgMというタンパク質が関与することを明らかにした。磁性細菌のマグネトソーム膜小胞形成に関する研究として、マグネトソーム鎖の長さを調節する蛋白質McaA/Bを発見した。一方、高速AFMによる膜小胞観察を目的とした研究では、AFM位相像により細菌表層に結合した膜小胞の物性が変化することを発見し、膜小胞の融合過程のモデルを提案した。

本研究では、生体高分子の高い時空間分解能での解析を実現する手法として、中性子反射率法を中心に、in vivoでの架橋法、クライオ電子顕微鏡による構造解 析、高速AFM、そして単離膜を用いたin vitro再構築実験の5つの多角的な手法を駆使し、これらを組み合わせた統合的な解析法の確立を目指している。そのモデルケースとして、大腸菌のBAM複合体を中心とした外膜タンパク質輸送複合体および、磁性細菌のマグネトソーム形成タンパク質を用いる。本年度（2年目）は、豪州の渡航制限が解除されたため、研究代表者が国際共同研究者であるMoansh大学Shen博士を訪ね、中性子反射率法の計測結果を解析し、BAM複合体のサブユニットBamCが基質結合に呼応してダイナミックに構造変化することを見出した。また、BAM複合体のサブユニットが担当する基質のカテゴライズに成功した。BAM複合体の基質認識の初期段階を抽出し、その部分の構造解析のためのタンパク質調整に成功した。新生外膜タンパク質が内膜のSecトランスロコンからBAM複合体へと輸送される過程について、PpiD/YfgMというタンパク質が関与することを明らかにした。磁性細菌のマグネトソーム膜小胞形成に関する研究として、マグネトソーム鎖の長さを調節する蛋白質McaA/Bを発見した。一方、高速AFMによる膜小胞観察を目的とした研究では、AFM位相像により細菌表層に結合した膜小胞の物性が変化することを発見し、膜小胞の融合過程のモデルを提案した。