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。

溶藻弧菌 Na^+ 驱动的鞭毛马达中的扭矩产生被认为需要转子 FliG 和定子 PomA 之间的相互作用。在 H^+ 驱动电机中，提出了一种模型，其中 PomA 同源物 MotA 中的带电氨基酸残基与转子组件 FliG 中的带电残基之间的静电相互作用参与扭矩的产生。这些残基也在 Na^+ 驱动的鞭毛马达 PomA 和 FliG 中得到保留，但我之前已经表明，PomA 中的带电残基对于扭矩产生并不重要。因此，我们试图通过在Na^+驱动的鞭毛马达FliG的带电残基中引入突变来进一步验证扭矩产生模型。 FliG的K284、R301、D308、D309和R317各自被Ala取代。与大肠杆菌 FliG 的情况一样，表达具有每个单独突变的 FliG 的细胞保留了运动性。接下来，我们将这些突变组合起来，在PomA中引入双突变，使其在大肠杆菌FliG中完全丧失功能。不仅表达R301A/D308A和R301A/D309A，而且所有双突变FliG的细胞都与野生型相同。保持一定水平的游泳能力。大肠杆菌FliG中被认为参与静电相互作用的最小单位的三个残基的突变体R301A/D308A/D309A和R301A/D309N/D309N也表现出群体能力下降，但游泳能力与野生型相似它与类型处于同一水平。根据以上结果，H^+驱动鞭毛电机和Na^+驱动电机的扭矩产生机制被认为是共同的，估计是H^+转子的扭矩产生机制这些结果表明，该区域的带电残留物对于 Na^+ 驱动电机的扭矩产生并不重要。