プロトン駆動型べん毛モータの動態の光ナノ計測と分子シミュレーション

质子驱动鞭毛马达动力学的光学纳米测量和分子模拟

基本信息

批准号：
08J03125
负责人：
中村修一
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

1.べん毛モーター固定子蛋白質MotA Pro-173の機能解析運動性細菌は、細胞膜に埋まって存在するべん毛モーターを回転させることにより、モーターに連結するべん毛繊維をスクリューのように回転させて泳ぐ。べん毛モーターはプロトンの電気化学的ポテンシャル差を回転力に変換することが知られているが、詳しい作動機構は明らかにされていない。本研究では、細菌べん毛モーターの作動機構を解明することを目的として、サルモネラ菌べん毛モーターの固定子蛋白質MotAのPro-173がAlaに変異したことにより機能が低下した、変異型べん毛モーター(P173A)について、光学顕微鏡を用いた一分子計測法による出力特性解析を行なった。直径0.1-2.0μmのポリスチレンビーズをべん毛繊維に付着させ、ビーズの位置変化をフォトダイオードや高速度CCDカメラで検出する、ビーズ法と呼ばれる手法を用いて、モーターの回転速度とトルクを求めた。その結果、P173Aモーターは野生型と同等のトルクを発生できるが、野生型に比べてプロトンの透過活性が著しく低下していることが分かった。P173Aモーターの出力特性を、動力学的モデルを用いて再現することにより、MotAのPro-173を中心とした固定子蛋白質の構造変化がプロトンの透過反応を促進しており、P173Aの変異によって正常なプロトン透過が阻害されたことが分かった。本研究の結果は、プロトン流とモーター蛋白質のダイナミクスの共役を明らかにした点で重要である。2.エレクトロローテション本研究では、高周波の回転電場中でビーズ法を行なう手法を確立した。電場の周波数や溶液導電率等を考慮した条件検討により、べん毛繊維に付着させたビーズに電場強度依存的な外部トルクを与えることに成功した。今後、この手法を用いることで、これまで以上に広範かつ多様な条件での出力解析が可能になると期待できる。

1。通过旋转将鞭毛的鞭毛电动机旋转在细胞膜中的旋转鞭毛电动机游泳的鞭毛电动机定子蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白质的功能分析通过旋转连接到电动机（如螺钉）的旋转鞭毛纤维。众所周知，弗拉基电动机将质子的电势差转换为旋转力，但尚未澄清详细的致动机制。在这项研究中，为了阐明细菌鞭毛电动机的机制，我们分析了突变体鞭毛电动机（P173A）的输出特性，该特征由于使用单个Morec的salmonella flagellar Motect的Pro-173，由于Pro-173将突变的鞭毛运动引起的功能降低，该功能是通过Pro-173突变为ALA的。使用称为珠子方法的技术确定电动机的旋转速度和扭矩，其中直径为0.1-2.0μm的聚苯乙烯珠连接到鞭毛纤维，并使用光电二极管或高速CCD摄像头检测到珠子位置的变化。结果，发现P173A电动机可以产生与野生型相当的扭矩，但是与野生型相比，质子的渗透性大大降低。通过使用动力学模型重现P173A电动机的输出特性，发现以Mota为中心的Pro-173的定子蛋白质中的结构变化促进了质子的渗透，并且P173a中的突变抑制了正常质子渗透性。这项研究的结果很重要，因为它们揭示了质子流量和运动蛋白动力学的结合。 2。在本研究中，我们建立了一种在高频旋转电场中实现珠方法的方法。通过检查电场频率和溶液电导率的条件，我们成功地将依赖于电场强度的外部扭矩应用于附着在鞭毛纤维上的珠子上。将来使用这种方法，预计在更广泛的条件下，将可能发生产出分析。