高分解能光学系ナノ計測による細菌べん毛モーターのエネルギー入出力の同時計測

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バクテリアのプロトン駆動型べん毛モーターは、細胞膜内外に形成されるプロトンの電気化学的ポテンシャル差を利用して駆動する回転モーターである。本研究では、べん毛モーターのエネルギー変換機構を解明することを目的とした。固定子蛋白質MotAと回転子蛋白質FliGとの静電的相互作用によってモーターのトルクが発生すると考えられている。本年度の研究では、まず、トルク発生の分子機構を明らかにするために、これまでに報告されているMotA-FliG間の静電的相互作用部位を詳細に解析した。その結果、固定子のモーターへの局在化のみに重要な荷電残基と、トルク発生に直接的に関与している荷電残基をそれぞれ特定することができた(投稿準備中)。また、べん毛モーター局所の正確なエネルギー状態を知るために、pH感受性蛍光蛋白質フルオリンをプローブとしたpHイメージングシステムにより、モーター近傍の局所pH測定を行った。その結果、べん毛特異的輸送装置構成蛋白質FliH,FliIの欠損により、細胞質全体のpHは変化しないが、モーター近傍局所のpHでは違いがあることが判明した(投稿準備中)。以上の成果から、べん毛モーター近傍の局所pHが測定可能となり、モーターにとっての正確なエネルギー状態を考慮して、モーターのトルク特性を議論することが可能となった。本計測システムの応用は、様々な膜タンパク質のエネルギー変換機構の解明に繋がるものと期待される。