胃プロトンポンプのイオン認識、能動輸送機構の解明

阐明胃质子泵的离子识别和主动转运机制

• 批准号: 09771973
• 负责人: 浅野 真司
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Toyama Medical and Pharmaceutical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09771973/
• 关键词: プロトンポンプ; H^+,K^+-ATPase; 胃酸分泌; 能動輸送; イオン認識; 部位特異的変異導入; 遺伝子発現; プロトンポンプインヒビター

胃H^+,K^+-ATPaseは胃酸の分泌を行うプロトンポンプであり、消化性潰瘍治療剤であるプロトンポンプインヒビター(PPI)の標的酵素である。本研究ではH^+,K^+-ATPaseのイオン認識部位、PPIの反応部位を、部位特異的な変異体、異種ポンプ分子間でのキメラ体を作製してそれらの機能を比較、解析することによって決定した。また、大腸のプロトンポンプを培養細胞に発現させて、その機能を解析した。1. K^+-競合型PPIの反応部位の検索:K^+-競合型阻害剤であるSCH 28080の反応部位がH^+,K^+-ATPaseの触媒サブユニットの6番目の膜貫通領域近傍にあること。SCH28080の反応部位が一次構造上でもK^+の認識部位に近い、または一部重複することを見いだした。また、H^+,K^+-ATPaseにNa^+,K^+-ATPaseの構造を移植する形で、PPIに対してもNa^+,K^+-ATPase阻害剤であるウワバインにも感受性を示す新規のキメラポンプを作製した。2. プロトンポンプのイオン認識部位の決定: H^+,K^+-ATPaseの触媒サブユニットの4番目、6番目の膜貫通領域中の酸性アミノ酸残基(Glu-345,Glu-822,Asp-826)がK^+の認識部位であることを見いだした。さらに、6番目の膜貫通領域の疎水性アミノ酸残基の変異実験から、αヘリックスの片側にK^+の認識や酵素活性の維持に必須のアミノ酸残基が集中して、イオン輸送路のような構造を取ることを確認した。3. 大腸のプロトンポンプの機能的な発現: 胃プロトンポンプのアイソフォームである大腸のH^+,K^+-ATPaseのcDNAを培養細胞に導入してATPase分子を細胞膜上に発現させた。さらに、ポンプのイオン感受性、阻害剤感受性を検討して、このポンプがH^+,K^+-ATPaseとNa^+,K^+-ATPaseとの中間的な性質を持つことを確認した。

^ gastric H ^ +, K + ATPase は gastric acid secretion の を line う プ ロ ト ン ポ ン プ で あ り, peptic ulcer therapy tonic で あ る プ ロ ト ン ポ ン プ イ ン ヒ ビ タ ー (PPI) の target enzyme で あ る. ^ this study で は H ^ +, K + ATPase の イ オ ン know place, PPI の を 応 parts, parts of specific な - variants, heterogeneous ポ ン プ intermolecular で の キ メ ラ body を cropping し て そ れ ら を の function comparison, analytical す る こ と に よ っ て decided し た. ま た, e. の プ ロ ト ン ポ ン プ を culture cell に 発 now さ せ て, そ の function analytical し を た. ^ 1. K + - competition PPI の anti 応 parts の 検 suo: K ^ + - competition type resistance against tonic で あ る SCH の 応 parts が H ^ +, 28080 K ^ + - ATPase の catalyst サ ブ ユ ニ ッ ト の 6 times eye の transmembrane domain nearly alongside に あ る こ と. SCH28080 の anti が 応 parts on a tectonic で も K ^ + の know parts に nearly い, ま た は a repeat す る こ と を see い だ し た. ^ ま た, H ^ +, K + ATPase に Na +, ^ ^ K + ATPase の tectonic を transplantation す る で, PPI に し seaborne て も Na +, ^ ^ K + ATPase resistance against tonic で あ る ウ ワ バ イ ン に も susceptibility を す in new rules の キ メ ラ ポ ン プ を cropping し た. 2. プ ロ ト ン ポ ン プ の イ オ ン know parts の decision: H ^ +, K ^ + - ATPase の catalyst サ ブ ユ ニ ッ ト の four times yard, 6 times の transmembrane domain の acid ア ミ ノ acid residues (Glu - 345, Glu - 822, Asp - 826) が K ^ + の know parts で あ る こ と を see い だ し た. さ ら に, 6 times eye の transmembrane domain の 疎 water-based ア ミ ノ acid residues の - vision be 験 か ら, alpha ヘ リ ッ ク ス の piece side に K ^ + の know や enzyme activity の must maintain に の ア ミ ノ acid residues が concentrated し て, イ オ ン transportation road の よ う な tectonic を take る こ と を confirm し た. 3. E. の プ ロ ト ン ポ ン プ の functionary な 発 now: stomach プ ロ ト ン ポ ン プ の ア イ ソ フ ォ ー ム で あ る e. の H ^ +, K ^ + - ATPase の cDNA を culture cell に import し て ATPase molecular を membrane に 発 now さ せ た. さ ら に, ポ ン プ の イ オ ン sensitivity, resistance against tonic susceptibility を beg し 検 て, こ の ポ ン プ が, H ^ + K ^ + - ATPase と Na +, ^ ^ K + ATPase と の な properties of intermediate を hold つ こ と を confirm し た.

项目成果

Shinji Asano: "Functional expression of putative H^+,K^+-ATPase from guinea pig distal colon." American Journal of Physiology. 275. C669-C674 (1998)

Shinji Asano：“豚鼠远端结肠假定的 H^ ,K^ -ATP 酶的功能表达。”

Hayashi,T.: "Towards Natural Medicine Research in the 21 st Century" Elsevier Sciences, 197-202 (1998)

Hayashi,T.：“迈向 21 世纪的自然医学研究”Elsevier Sciences，197-202（1998）

竹口紀晃: "プロトンポンプインヒビター《21世紀への展開》" メデイカルレビュー社, 19-29 (1998)

竹口典明：“质子泵抑制剂《21世纪的发展》”医学评论公司，19-29（1998）

Shinji Asano: "Mutational Analysis of Putative SCH 28080 Binding Sites of the Gastric H^+,K^+-ATPase." Journal of Biological Chemistry. 272. 17668-17674 (1997)

Shinji Asano：“胃 H^ ,K^ -ATP 酶假定 SCH 28080 结合位点的突变分析。”

Shinji Asano: "Structure-Function Study on Gastric Proton Pump" YAKUGAKU ZASSHI. 117. 379-393 (1997)

Shinji Asano：“胃质子泵的结构功能研究”YAKUGAKU ZASSHI。