名古屋大学、大阪大学和长滨生物科学研究所的研究小组已经阐明,其中一种蛋白质 FliG 的结构动力学在确定细菌所拥有的运动器官“刷毛马达”的旋转方向方面起着主导作用。 ..
细菌通过像螺钉一样旋转称为鞭毛的螺旋状纤维运动器官来产生推进力并在水中游泳。在鞭毛的底部,有一个旋转马达(“鞭毛马达”),据说它以可与F1机器的发动机速度相媲美的超高速旋转。
如果舌头电机顺时针旋转,则可以向后移动,如果逆时针旋转,则可以向前移动。据认为,舌头电机在这种旋转方向控制中起着离合器的作用。构成蛋白质之一的FliG。然而,其详细的分子机制尚未阐明。
本研究利用海洋弧菌的FliG,通过基因重组技术引入导致旋转方向控制异常的突变,研究FliG的结构变化与旋转方向控制机制的关系。结果发现,当突变被引入到 FliG 结构中像铰链一样的区域时,旋转方向是顺时针或逆时针固定的。还发现当引入导致来自与FliG相互作用的FliM蛋白的趋化信号的响应性能异常的突变时,旋转方向切换过度发生并且不能从现场进行。
由此阐明,FliG 的结构特征以及与 FliM 的相互作用在决定和切换鞭毛马达的旋转方向方面起着重要作用。基于这一认识,如果阐明生物体特有的旋转方向控制机制,就可以设计出自由控制方向的人工纳米机器,并有望应用于各个领域。