巨大な運動装置複合体を持つバクテリアの作動機構の１分子計測による解明

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今年度は色素や微小ビーズを介したイメージングにより、バクテリアとアーキアに関する以下の4つの知見を得た。(1) 高度好塩菌の1種であるHalobacterium salinarumに200-1000 nmの蛍光ビーズを結合させ、4000 fpsの時間分解能の下回転観察可能な実験系を構築した。回転速度はビーズのX-Y方向の時間変化をフーリエ変換により見積もり、ビーズの大きさによらず20 Hz程度となった。(2) カメムシの共生細菌の1種であるBurkholderia sp. RPE64を蛍光色素Cy3を用いてラベルした。この方法により、細胞並びにべん毛繊維のリアルタイムイメージングが光学顕微鏡下において可能となった。観察の結果、他のバクテリアで見られる通常のべん毛運動だけでなく、べん毛繊維を自身の体に巻き付けながら遊泳運動する様子が確認できた。また、べん毛を滑走運動に使う様子を世界で初めて示した。本内容は海外学術誌において現在レビュー中である。(3) Escherichia coli K-12をビオチン・アビジン結合により蛍光ラベルした。蛍光観察により、べん毛繊維を前にして進む運動が確認できた。どの教科書にも記述されていない新しい運動様式である。遺伝子解析により、べん毛繊維 FliCのアミノ酸がアスパラギンからリジンに変換されていることを明らかにした。この変異によりべん毛繊維のらせん方向が右巻きから左巻きに変換されており、繊維を反時計方向に回転させることで特異の運動を示すことをTIRF観察により示した。(4) Mycoplasma mobileを高濃度の界面活性剤で処理することで、1点で回転運動する様子を検出した。回転の速度はATP濃度に依存しているが、ステッピングトルクはATP濃度によらず75-90 pN nmであった。