高分解能光学系ナノ計測による細菌べん毛モーターのエネルギー入出力の同時計測

使用高分辨率光学纳米测量同时测量细菌鞭毛马达的能量输入和输出

基本信息

批准号：
10J02448
负责人：
森本雄祐
金额：
$ 0.9万
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 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

バクテリアのプロトン駆動型べん毛モーターは、細胞膜内外に形成されるプロトンの電気化学的ポテンシャル差を利用して駆動する回転モーターである。本研究では、べん毛モーターのエネルギー変換機構を解明することを目的とした。固定子蛋白質MotAと回転子蛋白質FliGとの静電的相互作用によってモーターのトルクが発生すると考えられている。本年度の研究では、まず、トルク発生の分子機構を明らかにするために、これまでに報告されているMotA-FliG間の静電的相互作用部位を詳細に解析した。その結果、固定子のモーターへの局在化のみに重要な荷電残基と、トルク発生に直接的に関与している荷電残基をそれぞれ特定することができた(投稿準備中)。また、べん毛モーター局所の正確なエネルギー状態を知るために、pH感受性蛍光蛋白質フルオリンをプローブとしたpHイメージングシステムにより、モーター近傍の局所pH測定を行った。その結果、べん毛特異的輸送装置構成蛋白質FliH,FliIの欠損により、細胞質全体のpHは変化しないが、モーター近傍局所のpHでは違いがあることが判明した(投稿準備中)。以上の成果から、べん毛モーター近傍の局所pHが測定可能となり、モーターにとっての正確なエネルギー状態を考慮して、モーターのトルク特性を議論することが可能となった。本計測システムの応用は、様々な膜タンパク質のエネルギー変換機構の解明に繋がるものと期待される。

细菌质子驱动鞭毛马达是一种旋转马达，由细胞膜内外形成的质子之间的电化学势差驱动。本研究的目的是阐明鞭毛马达的能量转换机制。电机扭矩被认为是由定子蛋白 MotA 和转子蛋白 FliG 之间的静电相互作用产生的。在今年的研究中，我们首先详细分析了迄今为止已报道的MotA和FliG之间的静电相互作用位点，以阐明扭矩产生的分子机制。因此，我们能够识别仅对电机定子定位重要的带电残基以及直接参与扭矩生成的带电残基（准备提交）。此外，为了确定鞭毛电机准确的局部能量状态，我们使用 pH 敏感荧光蛋白氟作为探针，使用 pH 成像系统测量了电机附近的局部 pH 值。结果发现，鞭毛特异性转运装置组成蛋白FliH和FliI的缺失并没有改变细胞质的整体pH值，但电机附近的局部pH值出现了差异（准备提交）。根据以上结果，可以测量鞭毛马达附近的局部pH，并且可以通过考虑马达的准确能量状态来讨论马达的扭矩特性。该测量系统的应用有望阐明各种膜蛋白的能量转换机制。