回転分子モーターのイオン輸送メカニズムの解明

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V-ATPaseは、ATPの加水分解エネルギーを回転運動に変換するV1部分と、その回転運動をH+（またはNa+）の濃度勾配エネルギーに変換するVo部分から構成される回転分子モータータンパク質／イオンポンプである。最近我々はクライオ電子顕微鏡を用いて、抗菌剤が結合した腸球菌V-ATPase全複合体の密度マップを得ることに成功した。本研究では、得られた構造・機能解析情報を統合することにより、①本酵素のNa+輸送メカニズム、②抗菌剤によるNa+輸送阻害メカニズム、③Na+輸送とH+輸送の分子メカニズムの違いを解明する。以下に本年度得られた研究成果の概要を記載する。<１> 腸球菌V-ATPaseの構造解析---本年度は、構造モデリングと精密化を行い、抗菌剤結合したVo部分の立体構造を分解能2.2Aで決定することに成功した。<２> 腸球菌V-ATPase変異体の機能解析と構造解析---本年度は昨年度作製した変異体について１分子回転実験を行い、細胞内からのNa+結合に関与する部位を同定した。<３> イオン輸送メカニズムの解明---<１>で得られた電顕構造と<２>の変異体の性質と構造の違いから、①本酵素におけるNa+輸送メカニズムおよび②抗菌剤によるNa+輸送阻害メカニズムを提案した。以上をまとめた論文を投稿準備中である。