カルシウムポンプとフリッパーゼ；触媒部位から輸送部位への構造変化の伝達機構

钙泵和翻转酶将结构变化从催化位点传递到转运位点的机制

• 批准号: 20K06534
• 负责人: 大保 貴嗣
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Asahikawa Medical College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06534/
• 关键词: P型ATPase; Caポンプ; リン酸化中間体; エネルギー共役; フリッパーゼ; ポリアミン; クライオ電子顕微鏡; カルシウムポンプ; P型ATPアーゼ; ATP13A2; パーキンソン病; 蛍光ラベル; 1分子観察; ヘリックス; グリシン; 脱共役; 柔軟性; 構造変化伝達; 復帰突然変異; 部位特異的変異

P型ATPaseのCaポンプはATP加水分解に共役したCa輸送を行い、その輸送サイクルはリン酸化中間体（EP）の形成、異性化、加水分解を経由する。このEPの異性化（E1PCa2 → E2P + 2Ca2+）において細胞質領域の構造変化が膜ドメインの輸送部位に伝わり、E1PCa2の輸送部位に閉塞されていたCa2+が内腔へ放出される。膜貫通領域から細胞質に長く伸びたヘリックスM2はAドメインに繋がっている。M2の膜界面領域にあるGly105をAla 置換すると、EP異性化、およびエネルギー共役（Ca2+輸送/ATP加水分解）が阻害されるので、この領域の柔軟性がM2の機能に重要であると考えた。本研究ではエネルギー共役におけるM2膜貫通領域（M2m）の役割を調べるため、G105AとM2mのGly置換のダブル変異を構築し、機能解析を行った。その結果、G105A/V93GのみG105Aの脱共役から救済された。E1PとE2Pの各アナログの原子構造によると、V93はCa2E1PでM6のL793やW794と相互作用し、EP異性化/Ca放出後のE2Pでその相互作用が切断されていることから、エネルギー共役にはこの相互作用切断が重要であると結論した。フリッパーゼは脂質を膜の内側から外側の層へ輸送するP型ATPaseであり、その類似酵素として、ポリアミン輸送ATPaseのATP13Aがある。しかし、輸送基質であるポリアミンの認識機構や輸送サイクルに関する理解は不明であった。そこで本研究では、クライオ電子顕微鏡による構造解析によって、ATP13A2の複数状態の構造を明らかにし、輸送に必須なアミノ酸残基の置換変異体の機能的解析をすることで、その独自な基質認識機構や輸送機構を明らかにした。ATP13A2の遺伝的変異はパーキンソン病に関連しており、この成果はこの疾患の理解に繋がると期待される。

P-type ATPase "Ca", "ATP", "water decomposition", "common service", "Ca" delivery line, "feed", "acidizing" in acidizing process (EP) formation, modification, water decomposition "from". E1PCa2

项目成果

混合脂質環境における筋小胞体Ca2+-ATPaseの特性の変化について

混合脂质环境中肌浆网Ca2+-ATP酶特性的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 山崎 和生;安田 哲;大保 貴嗣;川辺 淳一
• 通讯作者: 川辺 淳一

筋小胞体カルシウムポンプの多機能側鎖Arg324と多種のリン脂質のアンサンブル

肌浆网钙泵多功能侧链Arg324及多种磷脂组合

• 发表时间: 2021
• 作者: 山崎和生; 大保貴嗣; Danko Stefania;安田 哲;川辺 淳一; 鈴木裕
• 通讯作者: 鈴木裕

Roles of Intra-Protein and Protein-Lipids Interactions Including Arg324 of Sarcoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase.

蛋白质内和蛋白质-脂质相互作用的作用，包括肌浆网 Ca2-ATP 酶的 Arg324。

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuo Yamasaki;Takashi Daiho;Satoshi Yasuda;Stefania Danko;Jun-ichi Kawabe and Hiroshi Suzuki
• 通讯作者: Jun-ichi Kawabe and Hiroshi Suzuki

Role of M2 and M6 helices of sarcoplasmic reticulum Ca pump in Ca transport

肌浆网钙泵 M2 和 M6 螺旋在钙转运中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Daiho T.;Yamasaki K.
• 通讯作者: Yamasaki K.

Cryo-EM structures and MD simulations of ATP13A2 reveal transport mechanism of polyamines

ATP13A2 的冷冻电镜结构和 MD 模拟揭示了多胺的转运机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomita A;Daiho T;Nishizawa T;Nureki O.
• 通讯作者: Nureki O.