ナノ計測によるべん毛モーター単位素子の機能解析

使用纳米测量对鞭毛运动单元元件进行功能分析

基本信息

批准号：
03J00645
负责人：
曽和義幸
金额：
$ 2.11万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、イオンの流れを回転運動に変換する分子機械であるバクテリアのべん毛モーター1個の力学特性を計測し、回転メカニズム解明の糸口をつかむことを目的としている。モーターの大きさは50nm程度であり、その動きを観察するためにポリスチレンのビーズを目印として用いる計測系を本研究では採用している。15年度に、ビーズを用いた回転計測に最適化した菌体の作成を行い、引き続き16,17年度では回転計測および解析を中心に行った。モーターが低速で回転している条件を設定し、その動きを詳細に解析したところ、モーターの回転は滑らかに回転しているのではなく、離散的なステップ状運動の繰り返しによるものであることが明らかになった。ステップの大きさおよび周期性の解析を行ったところ、約14°を基本単位としていることが明らかになり、1回転中に26個のステップの素過程を持つことがわかった。この数はモーターがトルクを発生する際に重要であるFliGというタンパク質が26個重合したリング状構造をとることに由来していると考えている。これまで、ATPをエネルギー源とした分子モーターの研究で、ステップ状の変位を観察された例はあるが、イオン駆動のモーターで確認されたのは本研究においてが初めてである。また、モーター内におけるトルク発生部位の協同性を調べるために、2種類のタンパク質をモーターに組み込んだ条件で出力特性を計測した。その結果、トルク発生部位はそれぞれ独立に機能していることが明らかになった。

在这项研究中，目的是测量一种骨骼电动机的机械特性，这是一种分子机，将离子的流动转换为旋转运动，并将线索掌握到旋转机理阐明。电动机的尺寸约为50 nm，本研究使用了一个测量系统，该测量系统使用聚苯乙烯珠作为观察运动的地标。在2015财年，创建了针对使用珠子进行旋转测量的细菌，在2016财年和2017财年，我们主要进行了旋转测量和分析。根据电动机以低速旋转并详细分析运动的条件，电动机旋转不是平稳的旋转，而是由于反复的离散步骤样式。对步骤的规模和周期性的分析表明，基本单元约为14°，发现它在一革命中有26个步骤。该数字认为，电动机是从环形结构中得出的，其中26个蛋白质称为Flig，在产生扭矩时很重要。迄今为止，有一些例子是使用ATP作为能源的分子电动机研究中的阶跃状位移，但这是这项研究中首次确认离子驱动的电动机。为了检查电机中扭矩产生的位点的合件，在将两种类型的蛋白质纳入电机的条件下测量了输出特性。结果，揭示了扭矩区域正在独立运行。