イオン輸送と共役した分子内回転機構の解明

阐明与离子传输耦合的分子内旋转机制

• 批准号: 10780406
• 负责人: 井原 邦夫
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya 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: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10780406/
• 关键词: F型ATPアーゼ; V型ATPアーゼ; A型ATPアーゼ; cサブユニット; F_0F_1ATPアーゼ; Cサブユニット

F型ATPアーゼに見られるcサブユニットのサイズは、成熟型で70-100アミノ酸であり、膜を2回貫通した状態で存在する。このcサブユニットが集合(10-12分子)して環状構造をとりプロトン通路を形成すると同時に、プロトン駆動力をγサブユニットの回転運動に変換する重要な機能をはたしている。一方、V型、A型ATPアーゼでは、このcサブユニットのサイズが2回膜貫通型だけでなく、4回膜貫通型や6回膜貫通型のものが存在する。構造の類似性から、これらのF,V,A型ATPアーゼは、H^+やNa^+の電気化学的ポテンシャル差とATP化学エネルギーの相互変換酵素として似たような動作機構で機能していると推定される。平成10年度で、F型ATPアーゼのcサブユニットのサイズを人工的に、2倍(4回膜貫通型)、3倍(6回膜貫通型)に変化させた時、2倍型は機能するが、3倍型はその活性が1/10以下に低下すること、およびV型に見られるように2倍型のcサブユニットの前半の活性アスパラギン酸残基をアスパラギン残基に置換した時、全く活性が見られなくなることを明らかにした(投稿準備中)。しかし、このV型cサブユニットを持つF型ATPアーゼの機能を抑圧する変異株は単離できなかった。平成11年度は、同じ2回膜貫通型cサブユニットを持つ高度好塩菌のA型ATPアーゼを用いて、(1)種々の高度好塩菌のcサブユニットのサイズを調べる事と、(2)膜貫通サイズの変化と機能の関係を調べる実験を行った。その結果、(1)高度好塩菌という狭い種の中でも、2回膜貫通型と4回膜貫通型が存在すること(2)cサブユニットのサイズの変化には関係なく機能することが明らかになった。さらに、サイズの違いと共役イオンの関係、ATP合成/水解の方向性との関連について研究を進めている。

F type ATP ア ー ゼ に see ら れ る c サ ブ ユ ニ ッ ト の サ イ ズ は, 70-100 ア mature で ミ ノ acid で あ り, 2 back through membrane を し た exist state で す る. こ の c サ ブ ユ ニ ッ ト が collection (10-12) し て ring structure を と り プ ロ ト ン pathways を form す る と に, at the same time プ ロ ト ン 駆 power を gamma サ ブ ユ ニ ッ ト の back planning movement に variations in す る important function of な を は た し て い る. Party, V type, type A ATP ア ー ゼ で は, こ の c サ ブ ユ ニ ッ ト の サ イ ズ が type 2 back to transmembrane だ け で な く type, 4 back to transmembrane や type 6 times transmembrane の も の が exist す る. Tectonic の similarity か ら, こ れ ら の F, V, type A ATP ア ー ゼ は, H ^ + や Na ^ + の electric 気 chemical ポ テ ン シ ャ ル poor と ATP chemical エ ネ ル ギ ー の each other - in enzyme と し て like た よ う な action agencies で function し て い る と presumption さ れ る. 10 year で pp.47-53, F type ATP ア ー ゼ の c サ ブ ユ ニ ッ ト の サ イ ズ を artificial に, 2 times (4 transmembrane type), 3 times (6 transmembrane) back に variations change さ せ た type, 2 times when は function す る が type, 3 times は そ の low activity below 1/10 が に す る こ と, お よ び v-shaped に see ら れ る よ う に type 2 times の c サ ブ ユ ニ ッ ト の first half の active ア ス パ ラ ギ ン acid residues を ア ス パ ラ ギ ン residues に replacement し た, full く activity が see ら れ な く な る こ と を Ming ら か に し た (contribute to). し か し, こ の V c サ ブ ユ ニ ッ ト を hold つ F type ATP ア ー ゼ の function を 圧 suppression す る - different strains は 単 from で き な か っ た. Pp.47-53 11 は, 2 back with じ transmembrane type c サ ブ ユ ニ ッ ト を hold good つ high salt bacteria の type A ATP ア ー ゼ を with い て, (1) 々 の highly good salt bacteria の c サ ブ ユ ニ ッ ト の サ イ ズ を adjustable べ と る, (2) transmembrane サ イ ズ の variations change と function の masato is を adjustable べ る be 験 を line っ た. そ の results, good (1) high salt bacteria と い う narrow い kinds of の で も, 2 type back to transmembrane と 4 back to transmembrane が exist す る こ と (2) c サ ブ ユ ニ ッ ト の サ イ ズ の variations change に は masato is な く function す る こ と が Ming ら か に な っ た. さ ら に, サ イ ズ の violations い と イ total service オ ン の masato, ATP synthesis/hydrolysis の directional と の masato even に つ い を て research into め て い る.

项目成果

K.Ihara et al.: "Evolution of the Archaeal Rhodopsins"Journal of Molecular Biology. 285・1. 163-174 (1999)

K.Ihara等：“古细菌视紫红质的进化”，分子生物学杂志285・1（1999）。

R.Yatsunami et al.: "Molecular cloning of Ai-ATPase gene from extremely halophilic arhaeon"Nucleic acids Symposium Series. 42. 75-76 (1999)

R.Yatsunami 等人：“来自极度嗜盐古龙的 Ai-ATPase 基因的分子克隆”核酸研讨会系列。

井原 邦夫(分筆): "古細菌の生物学(第12章,第13章)"東京大学出版会. 206-238 (1998)

Kunio Ihara（合伙人）：“古细菌生物学（第 12 章和第 13 章）”东京大学出版社 206-238（1998 年）。

井原邦夫(分筆): "古細菌の生物学(第12章,第13章)" 東京大学出版会, 206-238 (1998)

Kunio Ihara（作者）：《古菌生物学（第 12 章和第 13 章）》东京大学出版社，206-238（1998 年）

Y.Mukohata et al.: "Halobacterial Rhodopsins"Journal of Biochemistry. 125・4. 649-657 (1999)

Y. Mukohata 等：“盐细菌视紫红质”《生物化学杂志》125・4（1999）。