べん毛フック繊維連結部の極低温電子顕微鏡による構造解析

使用低温电子显微镜对鞭毛钩纤维连接进行结构分析

基本信息

批准号：
11J03788
负责人：
牧野文信
金额：
$ 0.83万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03788/
关键词：
温電子顕微鏡単粒子像解析連結部 FlgK FlgL キャップ FliD

项目摘要

サルモネラなどの細菌は、数本のべん毛と呼ばれるらせん型プロペラを束にして回転することで、水中を自由に泳ぐことができる。べん毛は回転トルクを発生する基部体、ユニバーサルジョイントとして働くフック、プロペラに相当するべん毛繊維(繊維)に分けられる。フックと繊維の間は、フック繊維連結部(連結部)と呼ばれ、2種類のタンパク質で繋がれている。この連結部は、フックと繊維を強固に連結しつつ、ダイナミックな構造変化を互いに伝えず、繊維の構造変化を制御する機構を持っている。本研究は、極低温電子顕微鏡像の画像解析法を用いて、連結部がもつこれらの機構を、立体構造に基づいて解明することが目的である。本年度は、L型およびR型直線繊維に結合したフック繊維連結部複合体(L型およびR型連結部複合体)の立体構造解析を行った。通常の画像解析法では、繊維およびフックがもつらせん構造による像パターンの影響が強いため三次元再構成に失敗した。そこで、連結部複合体に適した画像解析法を開発し、L型およびR型連結部複合体の三次元再構成に成功した。分解能はそれぞれ19Aと20Aである。これらの構造解析の結果、連結部を構成するFlgKとFlgLがそれぞれ11分子、細胞側からフック・FlgK・FlgL一繊維とらせん状に構築し、FlgKの外側のドメインがフックの外側のドメインと強く結合し、FlgKとFlgL、FlgLとFliCが素繊維方向に強く結合することがわかった。また、L型とR型連結部複合体の構造をフックに合わせて比較すると、連結部領域において素繊維方向の傾きが異なるということがわかった。この傾きの違いは、繊維がもつL型とR型の違いに酷似していることから、繊維同様にL型とR型でスイッチする構造であることが示唆された。このようにして連結部の機能を支える分子メカニズムの一端が明らかになった。また今年度は、FliC分子の自己構築に重要なキャップと連結部の複合体の構造解析にも成功した。

细菌（例如沙门氏菌）可以通过旋转几个称为鞭毛的螺旋螺旋桨在水中自由游泳。鞭毛分为产生旋转扭矩的基体，充当通用接头的钩子以及与螺旋桨相对应的鞭毛纤维（纤维）。钩子和纤维称为钩纤维连接（连接），并通过两种类型的蛋白质连接。该连接部分具有牢固连接钩子和纤维的机制，并且不会彼此传输动态结构变化，并控制了对纤维的结构变化。这项研究旨在使用低温电子显微镜图像的图像分析方法基于三维结构来阐明连锁的这些机制。今年，我们对连接部分的钩纤维连接部分（L型和R型连接部分复合材料）进行了三维结构分析，结合了L型和R型直纤维。在常规图像分析方法中，三维重建失败了，因为图像模式受纤维和钩子的螺旋结构的强烈影响。因此，开发了适合关节复合物的图像分析方法，并成功地执行了L型和R型关节复合物的三维重建。决议分别为19a和20a。这些结构分析表明，构成链接的FLGK和FLGL的11个分子是从细胞侧用一个纤维，钩子，FLGK和FLGL纤维构建的，FLGK的外部结构域紧密粘合到挂钩的外部结构域，以及挂钩，FLGK和FLGL，FLGL，FLGL，FLGL，FLGL和FLIC LEAL和FLIC强的方向。此外，当比较L形和R形关节复合材料的结构根据钩子时，发现在连接部分的基本纤维方向上的倾斜度有所不同。斜率的这种差异与纤维的L类型之间的差异非常相似，这表明结构在L和R类型之间切换，类似于纤维。通过这种方式，已经阐明了支持连接部分功能的分子机制的一端。今年，我们还成功地分析了CAP和交界处的复合物的结构分析，这对于FLIC分子的自我建设很重要。