Na^+駆動型細菌べん毛モーターの回転機構

Na^+驱动细菌鞭毛马达的旋转机制

基本信息

批准号：
00J04274
负责人：
依光朋宏
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

V.alginolyticusのNa^+駆動型べん毛モーターのトルク発生には回転子であるFliGと固定子であるPomAの相互作用が必要であると考えられている。H^+駆動型モーターではPomAの相同因子MotAの荷電アミノ酸残基と回転子構成因子FliGの荷電残基間での静電的相互作用がトルク発生に関与しているというモデルが提唱されている。これらの残基はNa^+駆動型べん毛モーターのPomA、FliGにも保存されているが、これまでに私はPomAの荷電残基はトルク発生に必須ではないことを示した。そこでNa^+駆動型べん毛モーターFliGの荷電残基への変異導入を行い、トルク発生モデルのさらなる検証を試みた。FliGのK284、R301、D308、D309、R317をそれぞれAlaに置換した。大腸菌FliGの場合と同様に、変異をそれぞれ単独で持つFliGを発現している菌体は運動能を保持していた。次にこれらの変異を組み合わせ二重変異をPomAに導入したが大腸菌FliGで完全に機能を失うR301A/D308A、R301A/D309Aだけでなくすべての二重変異FliGを発現する菌体が野生型と同レベルの遊泳能を保持した。大腸菌FliGで静電的相互作用に関わる最小単位であると推定されいる3つの残基に関する変異体R301A/D308A/D309A、R301A/D309N/D309Nでもswarm能の低下は見られたが遊泳能は野生型と同レベルであった。以上の結果より、共通であると考えられていたH^+駆動型べん毛モーターとNa^+駆動型モーターのトルク発生機構であるが、H^+駆動型モーターの回転子の推定トルク発生領域中の荷電残基がNa^+駆動型モーターではトルク発生に必須ではないことが示唆された。

人们认为，在V. alginolyticus的Na^+ - 驱动的鞭毛电动机中，旋转弹跳和定子POMA之间的相互作用是必需的。已经提出了一个模型，即POMA的同源因子Mota的带电氨基酸残基与Flig的转子组成的电荷残基之间的静电相互作用参与H^+驱动电动机中的扭矩产生。这些残基在Na^+ - 驱动的鞭毛电动机POMA中也保守，但是到目前为止，我已经证明POMA中的带电残基对于扭矩产生并不是必需的。因此，我们试图将诱变引入Na^+驱动的鞭毛运动弹片的带电残基中，以进一步验证扭矩产生模型。 Flig K284，R301，D308，D309和R317被替换为ALA。类似于大肠杆菌弹跳，单独表达FLIG的细胞，单独表达Fumant，保留了运动。然后将这些突变组合在一起，将双重突变引入POMA中，但不仅R301A/D308A和R301A/D309A，它们在大肠杆菌中完全丢失，而且所有表达双突变体弹跳的细胞都保持与野生类型相同的游泳能力水平。突变体R301A/D308A/D309A和R301A/D309N/D309N用于三种残基，估计是大肠杆菌氟化静电相互作用的最小单位，显示蜂群的堆叠能力降低，但游泳能力与野生类型的水平相同。上述结果表明，H^+ - 驱动的鞭毛电动机和Na^+ - 驱动电动机的扭矩产生机理被认为是常见的，但是H^+ - 驱动电动机的估计扭矩生成区域中的电荷残基对于Na^+驱动的电动机在Na^+驱动的电动机中的扭矩产生并不是必需的。