FoF_1-ATP合成酵素の高次構造の解析

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本研究では、FoF_1-ATP合成酵素の立体構造を明らかにするため、FoF_1および、Foの精製、2次元結晶化条件の検索を行った。また、脂質二重膜に再構成した精製酵素をAFM(原子間力顕微鏡)で表面観察した。これによって、膜内在性であるFoのサブユニットの配置に関する情報を得ることができた。FoF_1-ATP合成酵素は、我々が既に報告している大量発現系を用いて、密度勾配遠心により精製した。また、Foは精製FoF_1を尿素で処理した。この処理でF_1部分のサブユニットを解離させ、その後Fo部分を遠心操作により沈殿させた。これにより、精製度90%以上のFoを得ることができた。このようにして調製したFo及びFoF_1を脂質二重膜に再構成し、AFMによる観察、二次元結晶化の条件の検索に用いた。Foは膜内在性で、H^+の輸送部位を形成している。したがって、H^+輸送の機構を理解するためにはFoの構造を明らかにすることが必要である。これまでにa,b,cの3種のサブユニットから構成されていること、これらのサブユニットが1:2:10-12の量比で存在していることが報告されている。しかし、これらのサブユニットの配置がどうなっているかはまだ明らかでなかった。本研究ではAFMを用いて、Foの表面構造を観察することにより、Foの各サブユニットの配置を推定した。その結果、cサブユニットによる、リング状の構造物とa,bサブユニットからなると思われる膨らみを見いだした。これは、cサブユニットが形成するリングの外側にaとbサブユニットが配置していることを示している。