リン酸輸送担体に秘められた酸化的リン酸化反応の新たな制御機構の可能性

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申請者は、ミトコンドリアにおける酸化的リン酸化反応の制御システムに興味をもって研究を進めている。本研究では、内膜の溶質輸送を司るタンパク質の構造と機能に注目し、これによる酸化的リン酸化反応の制御の可能性を探ることを目的とした研究を進めた。内膜のヌクレオチド輸送担体、リン酸輸送担体ならびに脱共役タンパク質の3つの溶質輸送担体は互いに高い一次構造類似性を示すにもかかわらず、それぞれヌクレオチド、リン酸、H+というように、構造が著しく異なるイオンを輸送することが知られている。しかしながら、脱共役タンパク質の活性はヌクレオチドによって活性が制御されることが知られており、これら3つの溶質輸送担体のうちリン酸輸送担体のみがヌクレオチド結合サイトを持たないと考えられてきた。申請者らは「リン酸輸送担体にも実は未同定のヌクレオチド結合部位が存在するのではないか」との作業仮説をもって研究を行っていたが、最近になってリン酸輸送担体にもヌクレオチドアナログが結合することを明らかにすることに成功した(JBC、2001年)。本研究では、種々のヌクレオチドアナログがリン酸輸送にどのような影響を及ぼすのかの解析を行った。その結果、蛍光性ヌクレオチドアナログでは、すでに報告していたFITCだけでなく、エオシンやエリスロシンでも顕著な阻害が観察され、特に後者のED_<50>は50μMと低いものであった。また、GTPは全くリン酸の取り込みに影響を与えなかったが、ATPはmM以下の濃度においてもリン酸の取り込みを30%程度抑制することが明らかになり、合成されたATPが過剰になると、リン酸輸送にフィードバック阻害を起こしえることを明らかにすることができた。