研究室・教員

研究室紹介

超分子機能学講座 Laboratory of Supramolecular Biology
生体膜機能グループ Group of Biomembrane Functions

教授
本間 道夫細菌べん毛モーターのエネルギー変換機構と回転制御機構
准教授
小嶋 誠司細菌べん毛モーター回転の分子機構
助教
寺島 浩行
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English
本間 道夫教授
研究室のメンバー

研究の概要

細胞を包む膜には、生命維持に最も重要な感覚レセプターやエネルギー変換タンパク質が埋め込まれ、機能する。この生体膜上で起こるイオンの流れから回転運動へのエネルギー変換機構について、バクテリアのべん毛モーターを主な材料にして分子のレベルで解析している。また、べん毛回転方向の制御機構に関連する感覚情報変換系についての分子機構解析を、遺伝子工学、蛋白化学の手法により行っている。さらに、細胞の形や生体膜上での超分子体の位置や動きを決めるしくみについても研究を進めている。

細菌べん毛モーターのエネルギー変換機構の解明

細菌は、イオンの流れをエネルギー源として、らせん型べん毛繊 維をスクリューのように回転させて運動する。推進力を生み出すべん毛繊維は細菌の体長の数倍もの長さで、その根元にあるモーターにより回転している。これは身長160cmの人が4mの紐を回し、しかも、毎秒1700回転というF1モーターマシンのエンジン並の速度で それを回転させているに等しい。この生物が生み出したべん毛ナノマシンは、実は生物界において唯一の膜超分子回転運動器官でもある。それでは、べん毛はどのような仕組みで回転しているのだろうか?通常はHで回転する大腸菌のモーターを、遺伝子組替えによりNa駆動型に変換して解析を容易にする。べん毛繊維にビーズを付けて回転を測定する。モーターの回転を担うタンパク質を蛍光で ラベルし膜上での挙動を観察する。タンパク質を合成・精製してその構造を原子レベルで決定し、更に膜小胞中に組み込んで一からモーターを作り出す。以上のような試みによって、膜を介したイオンの流れが回転力へと変換されるのかを、分子レベルで解明することを目指している。

図1

バクテリアの感覚運動システム

References

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