ナトリウムイオン駆動型べん毛モーターのイオン透過と回転エネルギー変換機構の研究

べん毛モーターエネルギー変換機構と生物進化との関わりを解明するために、極限環境に生息する様々な細菌に着目し、それらの固定子構成タンパク質の遺伝子をクローン化し、発現系／機能解析系を確立した。特に細菌の進化において最初期に分岐した超好熱性細菌Aquifex aeolicusの固定子が、幾つかの改変により大腸菌のモーター内で機能することを示し、細菌種を超えたモーター回転メカニズムの保存性を明らかにした。特に、この固定子はNa+駆動型のエネルギー変換を行うことが示され、モーター固定子の分子進化と水平伝播について明らかにした（Takekawa et al., Sci Rep., 2015）。また、この好熱菌由来の固定子タンパク質の高効率・高純度の大量発現/精製系を確立し、それらの化学量論性を生化学的・物理学的に検証した。固定子タンパク質MotAがその相互作用パートナーであるMotBが存在しない時でも単独で四量体を形成することを示唆する結果が分子間架橋実験および電子顕微鏡単粒子解析により得られた。さらには部位特異的システイン置換変異体の解析により、MotAの構造上表面に露出している部位が同定された。海洋性細菌Vibrio alginolyticusにおいて、べん毛の数を制御するために必要な新規因子HubPを発見し、hubPの欠損によりべん毛数が増加することを明らかにした。HubP非存在下では、べん毛数を抑制する因子FlhGの細胞極への局在が減少するのに対して、べん毛数を促進する因子FlhFの細胞極への局在が変化しないことを明らかにし、またFlhG過剰発現下でもFlhFの極局在量が変化しないことから、これまで考えられてきたFlhGによる極局在FlhF量の制限だけでなく、FlhGによる極における直接的なべん毛形成阻害活性が存在することが示唆された（論文投稿中）。

べん毛モーターエネルギー変換機構と生物進化との関わりを解明するために、極限環境に生息する様々な細菌に着目し、それらの固定子構成タンパク質の遺伝子をクローン化し、発現系／機能解析系を確立した。特に細菌の進化において最初期に分岐した超好熱性細菌Aquifex aeolicusの固定子が、幾つかの改変により大腸菌のモーター内で機能することを示し、細菌種を超えたモーター回転メカニズムの保存性を明らかにした。特に、この固定子はNa+駆動型のエネルギー変換を行うことが示され、モーター固定子の分子進化と水平伝播について明らかにした（Takekawa et al., Sci Rep., 2015）。また、この好熱菌由来の固定子タンパク質の高効率・高純度の大量発現/精製系を確立し、それらの化学量論性を生化学的・物理学的に検証した。固定子タンパク質MotAがその相互作用パートナーであるMotBが存在しない時でも単独で四量体を形成することを示唆する結果が分子間架橋実験および電子顕微鏡単粒子解析により得られた。さらには部位特異的システイン置換変異体の解析により、MotAの構造上表面に露出している部位が同定された。海洋性細菌Vibrio alginolyticusにおいて、べん毛の数を制御するために必要な新規因子HubPを発見し、hubPの欠損によりべん毛数が増加することを明らかにした。HubP非存在下では、べん毛数を抑制する因子FlhGの細胞極への局在が減少するのに対して、べん毛数を促進する因子FlhFの細胞極への局在が変化しないことを明らかにし、またFlhG過剰発現下でもFlhFの極局在量が変化しないことから、これまで考えられてきたFlhGによる極局在FlhF量の制限だけでなく、FlhGによる極における直接的なべん毛形成阻害活性が存在することが示唆された（論文投稿中）。