Study on Structure and Function for Force Generating Mechanism of Bacterial Flagellar Motor

细菌鞭毛马达发力机构的结构与功能研究

• 批准号: 20H03220
• 负责人: 本間 道夫
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03220/
• 关键词: エネルギー変換; 分子構築; タンパク質構造; 膜蛋白質; べん毛; 生体エネルギー変換; 回転モーター; イオン駆動力; モーター; 膜タンパク質; 運動

べん毛回転は、細胞膜上の固定子中をイオンが透過し、固定子－回転子間の相互作用が変化し、回転力が生じる。この回転モデルに対して、回転子タンパク質FliGと固定子タンパク質PomA間の相互作用を同定して、固定子と回転子がギアのように噛むような相互作用によって回転力をつくるモデルを提案し、その検証実験を継続した。超好熱細菌AquifexのMotAではナノディスクへの再構成は成功し、構造解析のリファインメントを行い、論文にした。また、我々の研究で主に使っている海洋性ビブリオ菌のPomAPomBに関して、クライオ電子顕微鏡による構造解析を前年度に引き続き行い、原子レベルの構造構築とそのリファインメントが終わり、ナトリウム結合部位について詳細に解析を行い、論文を作成中である。べん毛モーターの試験管内で、機能的なモーターの再構成形を構築するために必要なビブリオ菌由来のMSリングをFliFとFliGを融合したタンパク質を用いて、効率よく精製することに成功して、その結果を論文に投稿中である。FliFにGFPを結合して、MSリング構造を観察できることも示すことができた。このMSリングを膜に埋め込む実験を開始した。また、実際に固定子が回転しているかを検証する為に、GFPタンパク質をPomBに融合し、精製を行い、前年度AFM（原子間力顕微鏡）による観察を行ったが、構造を確認することはできなかった。本年度は、Hisタグを利用して、金粒子に結合することで、観察を行い、固定子の構造を電子顕微鏡とAFMで、固定子の構造を観察することはできるようになった。

电力旋转会导致离子渗透到细胞膜上的定子上，从而改变定子 - 旋转的相互作用，从而导致旋转力。对于此旋转模型，我们提出了一个模型，在该模型中，鉴定了转子蛋白弹出与定子蛋白POMA之间的相互作用，并且转子通过相互作用产生了旋转力，在该相互作用中，将定子和转子像齿轮一样咬合，验证实验继续进行。 Mota是超疗细菌aquifiax，成功地重建为纳米风险，并将结构分析完善，并将纸张成纸。此外，我们继续使用冷冻电子显微镜对海洋弧菌细菌进行结构分析，这主要在我们的研究中，在上一年之后，并完成了原子水平的结构和改进的构建，并对钠结合位点进行了详细分析，目前正在准备一份论文。结果目前正在提交给论文，通过使用FLIF和FLIG融合的蛋白质融合，这些纸张已成功地纯化了，这对于在鞭毛电动机的试管中构建功能性运动重建形式是必不可少的。也可以证明GFP可以绑定到FLIF以观察MS环结构。开始了一个实验，将此MS环嵌入膜中。此外，为了验证定子是否实际旋转，GFP蛋白在上一年使用AFM（原子力显微镜）融合到POMB，纯化和观察到，但无法确认结构。今年，通过使用其标签与金颗粒结合，我们能够使用电子显微镜和AFM观察定子的结构。

项目成果

海洋性Vibrio属菌べん毛モーター回転子タンパク質FliM変異による極べん毛本数の増加

由于海洋弧菌鞭毛运动转子蛋白 FliM 突变，极鞭毛数量增加。

• 发表时间: 2022
• 作者: 本間道夫;竹川 宜宏;梶野洸樹;藤原和志;尾上靖宏;小嶋誠司
• 通讯作者: 小嶋誠司

細菌べん毛形成開始するために34個集まってリングになる2回幕貫通タンパク質FliLのN末端・C末端細胞質領域欠損体の解析

分析 FliL 的 N 端和 C 端细胞质区域缺失形式，FliL 是一种双幕穿透蛋白，可将 34 个分子组装成环以启动细菌鞭毛的形成。

• 发表时间: 2020
• 作者: 小嶋誠司;梶野洸樹;平野圭一;井上祐菜;錦野達郎;寺島浩行;本間道夫
• 通讯作者: 本間道夫

Effect of the polar landmark protein HubP on ATPase activity of FlhG,a flagellar number regulator of Vibrio alginolyticus

极性标志蛋白 HubP 对溶藻弧菌鞭毛数量调节因子 FlhG ATPase 活性的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: ハオ雨希;竹川 宜宏;本間道夫;小嶋誠司
• 通讯作者: 小嶋誠司

海洋性ビブリオ菌べん毛モーター固定子タンパク質PomBのCys変異導入によるプラグ領域の機能解析

通过引入Cys突变对海洋弧菌鞭毛运动定子蛋白PomB插头区域进行功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 小岩大晃;寺島浩行;本間道夫;小嶋誠司
• 通讯作者: 小嶋誠司

Hoop-like role of the cytosolic interface helix in Vibrio PomA, an ion-conducting membrane protein, in the bacterial flagellar motor

• DOI: 10.1093/jb/mvac001
• 发表时间: 2022-03-31
• 期刊: JOURNAL OF BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.7
• 作者: Nishikino，Tatsuro;Sagara，Yugo;Kojima，Seiji
• 通讯作者: Kojima，Seiji