物質不均衡分布を司る能動輸送体P型ATPaseの構造機能生理学

P 型 ATP 酶（一种负责物质不平衡分布的主动转运蛋白）的结构和功能生理学

• 批准号: 21H02426
• 负责人: 阿部 一啓
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02426/
• 关键词: 膜輸送体; P型ATPase; 脂質; プロトンポンプ; 膜タンパク質; 能動輸送体; Cryo-EM; 構造解析; 生化学; P-type ATPase; 胃プロトンポンプ; フリッパーゼ

生命の根幹とも言える細胞膜を隔てた物質不均衡分布は、主としてカチオンの能動輸送体（イオンポンプ）として知られるP型ATPaseファミリーによって作り出される。この中で、100万倍のH+濃度勾配を作り出す胃プロトンポンプ　・アポトーシスに関与するリン脂質フリッパーゼATP11C・これら2つのユニークなポンプの作動機構解明を目指して研究を推進している。プロトンポンプはH+:K+ = 1:1の輸送を行うが、近縁のナトリウムポンプはNa+:K+ = 3:2の起電的な輸送を仲介する。我々は、本来であれば胃プロトンポンプに１つだけしか結合できないK+を、２つ結合できるように改変した変異体を作製することによって、K+結合化学量論を司る因子を理解することを計画した。段階的な変異導入と構造機能解析を繰り返すことで、最終的に５つの変異導入（２つは直接的にK+の配位に関与し、２つは間接的に影響、１つは分子全体のコンフォメーションを調節する変異）によって、K+が2つ結合した変異体を得る事に成功した（Abe et al., 2021, Nat Commun）。また、プロトンポンプを出発点として、3つのNa+と2つのK+を輸送することが出来るナトリウムポンプ様の変異体を作製した。こちらは合計４つの変異導入によって改変に成功し、電気生理学的解析や構造解析によってこれを証明した（Young et al., 2022, Nat Commun）。これらの結果は、構造に基づいた論理的なでデザインによって輸送基質の種類/個数を改変した初めての例である。また、胃酸抑制剤を含むプロトンポンプとその阻害剤との複合体構造を複数解析し、これらの化合物のポテンシャルなファーマコフォアを同定することに成功した（Tanaka et al., 2022, J Med Chem）。

The root and stem of life are separated from each other by an unbalanced distribution of substances, and the host and the active transporter are separated from each other by an unbalanced distribution of substances. The study on the mechanism of action of 1 million times H+ concentration in the medium and 1 million times H + concentration in the medium is carried out. The transport mechanism of H+:K+ = 1:1 and the transport mechanism of Na+:K+ = 3:2 are discussed. I have a plan for understanding K+ binding factors in the chemical quantity theory. (Abe et al., 2003). The structure and function of the different introduction of K+ are analyzed. Finally, the different introduction of K+ is successful.(Abe et al., 2021, Nat Commun）。3. Na+, K+ and K+ transport. (Young et al., 2022, Nat Commun）。As a result, the type/number of transport substrates was changed according to the structure of the substrate. The complex structure of gastric acid inhibitor containing the compound was analyzed and determined successfully (Tanaka et al., 2022, J Med Chem）。

项目成果

Structural Basis for Binding of Potassium-Competitive Acid Blockers to the Gastric Proton Pump

钾竞争性酸阻滞剂与胃质子泵结合的结构基础

• DOI: 10.1021/acs.jmedchem.2c00338
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Medicinal Chemistry
• 影响因子: 7.3
• 作者: Tanaka Saki;Morita Mikio;Yamagishi Tatsuya;Madapally Hridya Valia;Hayashida Kenichi;Khandelia Himanshu;Gerle Christoph;Shigematsu Hideki;Oshima Atsunori;Abe Kazuhiro
• 通讯作者: Abe Kazuhiro

ナトリウムポンプのつくりかた

钠泵的制作方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Nakamura Kento Nlandu;Yamauchi Haruki;Mima Hiroyuki;Chen Yerun;Ohtsuka Satomi;Magari Masaki;Morishita Ryo;Tokumitsu Hiroshi;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓

How to make a Na+ pump

如何制作钠泵

• 发表时间: 2022
• 作者: Takayuki Nagae;Masashi Unno;Taiki Koizumi;Yohei Miyanoiri;Tomotsumi Fujisawa;Kento Masui;Takanari Kamo;Kei Wada;Toshihiko Eki;Yutaka Ito;Yuu Hirose;Masaki Mishima;Kazuhiro Abe
• 通讯作者: Kazuhiro Abe

Structural Physiology of the Gastric Proton pump and the Lipid Flippase

胃质子泵和脂质翻转酶的结构生理学

• 发表时间: 2022
• 作者: Hane Masaya;Kitajima Ken;Sato Chihiro;Kazuhiro Abe
• 通讯作者: Kazuhiro Abe