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。

细菌质子驱动的鞭毛电动机是旋转电动机，它利用了细胞膜内外形成的质子的电化学潜在差异。这项研究旨在阐明鞭毛电动机的能量转换机制。据信，电动机扭矩是通过定子蛋白MOTA和转子蛋白弹出之间的静电相互作用而产生的。在今年的研究中，我们首先分析了先前报道的MOTA和FLIG之间静电相互作用的位点，以阐明扭矩产生的分子机制。结果，我们能够鉴定出仅对于将定子定位到电动机和直接参与扭矩产生的电荷残基很重要的带电残基（准备发布）。此外，为了了解鞭毛电动机的确切能量状态，使用pH成像系统在电动机附近进行局部pH测量，并使用pH敏感的荧光蛋白荧光蛋白作为探针进行。结果，发现由于鞭毛特异性转运装置的缺陷，整个细胞质的pH值不会改变，但在电动机附近的局部区域的pH值（准备发布）。从以上结果来看，可以考虑到电动机的精确能量状态，可以在鞭毛电动机附近测量局部pH值，并且有可能讨论电动机的扭矩特性。预计该测量系统的应用将导致阐明各种膜蛋白的能量转化机制。