この研究は，キメラ菌体を用いて，世界で初めてバクテリアべん毛モーターの回転の素過程を計測したものです．
この成果は，05年にNatureに掲載されました．
Sowa Y, Rowe AD, Leake MC, Yakushi T, Homma M, Ishijima A, Berry RM.
Direct observation of steps in rotation of the bacterial flagellar motor.
Nature. 2005 Oct 6;437(7060):916-9.
バクテリアべん毛モーターは直径40nmほどの回転モーターです．
1974年に回転が証明されて以来，数多くの研究者がその素過程を計測することを試みました．
それは，
キネシンの8nmステップ
ミオシンVの36nmステップ
のように，素過程を明らかにすることで，その運動メカニズムを明らかにすることができる，という思惑からです．
と言って，キネシン，ミオシンの運動メカニズムがわかった，とまではいっていませんが．．．．
しかし，いままで誰もその素過程を計測することができませんでした．
スムーズに回転しているの？
それとも，ステップ状（時計の秒針のように）の変位があるの？
という疑問に誰も答えることができていませんでした．
その理由としてあげられるのが，
モーターの複雑さ
回転の速さ
期待されるステップの小ささ
と言うものです．
一つずつ説明していきましょう．
・モーターの複雑さ
先に述べましたようにバクテリアべん毛モーターは，
回転子
固定子
からなると言われています．
回転子は一つ，なのですが，固定子は，８～１３個程度が回転子の周りに配置されていると考えられています．
おのおのの固定子がイオンを通過し，その際にトルクを発生し，回転子を回す，を言われています（まだ確実な証明はありませんが）．
つまり，
複数の駆動ユニットが存在するマシン
なのです．
ですので，素過程を明らかにするにはちょっと複雑です．
・回転の速さ
バクテリアべん毛モーターは結構な速さで回転します．
大腸菌で３００Hz程度，一番早い菌では１０００Hzもの速さで回転します．
となると，1回転にかかる時間は．．．．
１ｍｓ～３ｍｓ
と言うもの．
その1回転の中の詳細を計測するのですから，時間分解能の優れた（10マイクロ秒程度？）計測システムが必要となります．
時間分解能を向上させるには，システム（菌体を含めた）の弾性率を上げなくてはならず，また空間分解能と相反する場合が多いのです．
・期待されるステップの小ささ
理論上は，1回転あたり１０００個のイオンがモーターに通過すると言われています．
これもかなり幅を持つと思いますが．
もし，固定子の数を１０個とすると，
１０００イオン/1回転÷１０個＝１００イオン/1回転
が一つの固定子に流れます．
と言うことは，
360度÷１００イオン/1回転＝３．６度/イオン
となります．
つまり，1個のイオンが通過する際に期待される回転角度は，３．６度にしかならないのです．
これは，ATP合成酵素の素過程，１２０度，に比べてと手も小さい値であることがわかります．
これらの問題点を解決したのが，キメラ菌体です．
でも，キメラ菌体の説明の前に，プロトン型とナトリウム型について説明しましょう．