環境適応型ハイブリッドべん毛モーターのトルク特性と固定子の結晶構造解析

环境自适应混合鞭毛电机扭矩特性及定子晶体结构分析

• 批准号: 10J01439
• 负责人: 寺原 直矢
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01439/
• 关键词: べん毛モーター; 固定子; X線結晶構造解析; 1分子計測; Bacillus属細菌

本研究では、好アルカリ性細菌Bacillus clausiiの環境適応型ハイブリッドべん毛モーター固定子MotAB複合体の結晶化およびx線構造解析を行い、イオン選択性における原子レベルでのメカニズムの解明とべん毛モーターの回転機構の解明を目的とした。さらに、共役イオンが変化する環境適応型べん毛モーターのビーズアッセイ法による1分子回転計測を行うことで、エネルギー変換における新たな知見を得ることを目指した。結晶構造解析においては、B.clausiiのMotAB複合体とともに好アルカリ性Bacillus属細菌に共通の固定子Motps複合体の両方を結晶構造解析のターゲットタンパク質とした。Motps複合体に関しては、よく単分散した高純度精製サンプルの調製に成功し結晶化を試みてきたが、得られた結晶はすべて界面活性剤由来のもので、タンパク結晶はまだ得られていない。現在、他の界面活性剤を検討するとともに、脂質膜を用いた2次元結晶の作製を行っている。一方、B.clausiiのMotAB複合体に関しては複合体での発現が困難であるため、モーターへの組み込みに重要とされているMotBタンパク質のC末端側ドメインの精製および結晶化を試みた。その結果、いくつかの条件下においてタンパク結晶が得られたが、構造解析に至るほどの分解能を有していなかった。現在、結晶化条件の最適化を行い、構造解析に適した結晶の作製を行っている。1分子回転計測では、H^+とNa^+をそれぞれ共役イオンとして利用する固定子MotABとMotPSの両方を持つBacillus subtilisの系で測定を試みた。その結果、MotPSはMotABに比べ、最大トルクおよび最高速度が低いことが分かり、べん毛基部体に組み込まれにくく、チャネル活性も低いことが示唆された。現在、これらを指標に、B.clausiiのMotABを発現させ、測定中である。

在本研究中，我们对嗜碱性细菌克劳氏芽孢杆菌的环境适应性混合鞭毛电机定子MotAB复合体进行了结晶和X射线结构分析，并阐明了离子选择性和鞭毛电机旋转的原子级机制。阐明机制。此外，我们的目的是通过使用共轭离子变化的环境自适应鞭毛马达的珠测定方法测量单分子旋转来获得能量转换的新知识。在晶体结构分析中，克劳氏芽孢杆菌的MotAB复合物和嗜碱芽孢杆菌常见的定子Motps复合物都是目标蛋白。关于Motps复合物，我们已经成功制备了高度单分散、高纯度的样品，并尝试将其结晶，但获得的晶体全部来自表面活性剂，并且尚未获得蛋白质晶体。目前，我们正在研究其他表面活性剂并使用脂质膜创建二维晶体。另一方面，由于很难将克劳氏芽孢杆菌MotAB复合物表达为复合物，因此我们尝试纯化和结晶MotB蛋白的C端结构域，这对于整合到马达中非常重要。结果，在某些条件下获得了蛋白质晶体，但分辨率不足以进行结构分析。目前，我们正在优化结晶条件并生产适合结构分析的晶体。使用具有定子 MotAB 和 MotPS 的枯草芽孢杆菌系统尝试进行单分子旋转测量，该系统分别使用 H^+ 和 Na^+ 作为共轭离子。结果发现，MotPS 的最大扭矩和速度低于 MotAB，表明其难以融入鞭毛基体且通道活性较低。使用这些作为指标，我们目前正在表达和测量 B.clausii MotAB。

项目成果

2種類の異なる固定子から構成されるべん毛モーターのトルク特性の解析. Torque-speed relationship of the flagellar motor consisting of two distinct stators.

由两个不同定子组成的鞭毛电机的扭矩-速度关系。

• 发表时间: 2012
• 作者: Terahara;N.;et al
• 通讯作者: et al

好アルカリ性Bacillus属細菌のべん毛モーター固定子の分子系統学的解析と新規べん毛モーターの発見

嗜碱芽孢杆菌鞭毛电机定子的分子系统发育分析和新型鞭毛电机的发现

• 发表时间: 2011
• 作者: 寺原直矢;et al
• 通讯作者: et al

Molecular phylogenetic analysis of flagellar stator proteins of alkaliphilic Bacillus species and the finding of a novel type flagellar motor

嗜碱性芽孢杆菌鞭毛定子蛋白的分子系统发育分析及新型鞭毛运动的发现

• 发表时间: 2011
• 作者: 寺原直矢;佐野元彦;難波啓一;伊藤政博
• 通讯作者: 伊藤政博

ハイブリッドエンジンを搭載した枯草菌べん毛モーター. Torque-speed relationship of the flagellar motor driven by two distinct stators.

枯草芽孢杆菌鞭毛电机与混合发动机由两个不同定子驱动的鞭毛电机的扭矩-速度关系。

• 作者: Tanwar;P.S.;et al.;Issei Komuro;寺原直矢
• 通讯作者: 寺原直矢

好アルカリ性Bacillus属細菌が持つべん毛モーター固定子の分子系統解析Molecular phylogenetic analysis of flagellar stator proteins of alkaliphilic Bacillus species.

嗜碱性芽孢杆菌鞭毛定子蛋白的分子系统发育分析。

• 发表时间: 2010
• 作者: Terahara;N.;et al
• 通讯作者: et al