Exploration of uncoupling mode of sarcoplasmic reticulum Ca2+ pump

本研究の目的は、筋小胞体カルシウムポンプの脱共役モードを解析し、いかにしてこのモードが制御されているかを明らかにすることにある。このモードは骨格筋における非ふるえ熱産生の主要因と考えられているが、その機構は明らかにされておらず、再現性のある解析手段も確立されてはいない。この問題に対し、私はナノディスクに組み込んだカルシウムポンプがATP分解反応初期において、定常状態の回転速度を大きく上回るリン酸放出を起こす現象（リン酸過剰放出）を見出し、これを手掛かりとして、脱共役機構の解明を目指している。リン酸過剰放出を起こす要因として、溶存酸素、溶存炭酸ガスなどの影響を調べている。しかしながら、これらの効果は認められる結果が出る場合もあるが、今のところ再現性に乏しく、さらに詳しい条件検討が必要である。このことを踏まえ、ナノディスクの脂質組成が組み込まれたカルシウムポンプの活性にどのような影響があるか詳しい解析が必要であると考えた。その結果、脂質ヘッドグループの組成はカルシウムポンプの活性に大きな影響を及ぼすことを確認し、その際、複数の脂質の混合した環境こそが、生理定条件下でのカルシウムポンプ機能発現に重要であることが示された。またカルシウムポンプの324番目のアルギニンとリン脂質ヘッドグループの静電的な相互作用が、活性に影響を与える、脂質-タンパク相互作用の一部であることが分かった。また脂質ヘッドグループを変えるとリン酸化中間体形成時におけるE１ATP-E1PADP平衡に影響が出ることが確認された。このステップは、脱共役がおこる場合に、変化が起こると期待されるステップであり、脱共役モード解析の糸口となる可能性がある。

本研究の目的は、筋小胞体カルシウムポンプの脱共役モードを解析し、いかにしてこのモードが制御されているかを明らかにすることにある。このモードは骨格筋における非ふるえ熱産生の主要因と考えられているが、その機構は明らかにされておらず、再現性のある解析手段も確立されてはいない。この問題に対し、私はナノディスクに組み込んだカルシウムポンプがATP分解反応初期において、定常状態の回転速度を大きく上回るリン酸放出を起こす現象（リン酸過剰放出）を見出し、これを手掛かりとして、脱共役機構の解明を目指している。リン酸過剰放出を起こす要因として、溶存酸素、溶存炭酸ガスなどの影響を調べている。しかしながら、これらの効果は認められる結果が出る場合もあるが、今のところ再現性に乏しく、さらに詳しい条件検討が必要である。このことを踏まえ、ナノディスクの脂質組成が組み込まれたカルシウムポンプの活性にどのような影響があるか詳しい解析が必要であると考えた。その結果、脂質ヘッドグループの組成はカルシウムポンプの活性に大きな影響を及ぼすことを確認し、その際、複数の脂質の混合した環境こそが、生理定条件下でのカルシウムポンプ機能発現に重要であることが示された。またカルシウムポンプの324番目のアルギニンとリン脂質ヘッドグループの静電的な相互作用が、活性に影響を与える、脂質-タンパク相互作用の一部であることが分かった。また脂質ヘッドグループを変えるとリン酸化中間体形成時におけるE１ATP-E1PADP平衡に影響が出ることが確認された。このステップは、脱共役がおこる場合に、変化が起こると期待されるステップであり、脱共役モード解析の糸口となる可能性がある。