Unique mechanisms of gastric proton pump revealed by

胃质子泵的独特机制揭示

• 批准号: 24870014
• 负责人: ABE Kazuhiro
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-08-31 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24870014/
• 关键词: 生体エネルギー変換; 胃プロトンポンプ; P型ATPase; 膜タンパク質; 極低温電子顕微鏡; 電子線結晶学

In response to food intake, pH of our stomach reaches around 1. This highly acidic environment is generated by Gastric proton pump, H+,K+-ATPase, therefore a prominent drug target for the acid-related diseases. Besides its significant interest as a drug target, gastric H+,K+-ATPase faces a remarkable task of pumping protons against a million-fold gradient ranging from pH 7 in the cell to 1 in the stomach. Maintaining a potent concentration gradient of six orders of magnitude is hardly met by any other membrane pump in nature. How does the proton pump generate a million-fold H+ gradient?A key requirement is the transport stoichiometry. By determining a single Rb+-bound structure of H+,K+-ATPase by electron crystallography of 2D crystals prepared by improved carbon sandwich method, we showed the unique structural evidence of 1H+/1Rb+/1ATP transport mode, which is prerequisite for the generation of the potent proton gradient across the membrane.

为了响应食物的摄入，我们胃的pH值达到1左右。 这种高度酸性的环境是由胃质子泵H+，K+-ATP酶产生的，因此是酸相关疾病的重要药物靶点。 除了作为药物靶点的重要意义外，胃H+，K+-ATP酶还面临着一项艰巨的任务，即在细胞内pH 7至胃内pH 1的百万倍梯度下泵送质子。 维持六个数量级的有效浓度梯度是自然界中任何其他隔膜泵难以满足的。 质子泵如何产生百万倍的H+梯度？一个关键的要求是运输化学计量。 通过对改进的碳夹心法制备的H+，K+-ATP酶二维晶体的电子晶体学分析，确定了H+，K+-ATP酶的单一Rb+结合结构，揭示了1H+/1 Rb +/1ATP转运模式的独特结构证据，这是产生强质子跨膜梯度的先决条件。

项目成果

電子顕微鏡のイメージから膜タンパク質の立体構造を再構成する

从电子显微镜图像重建膜蛋白的三维结构

• 发表时间: 2013
• 作者: 松永幸子;高木淳一;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓

対向輸送カチオンを一つだけ結合した胃H+,K+-ATPase の8Å 分解能での立体構造

仅具有一个反向转运阳离子结合的胃 H+,K+-ATP 酶的 8Å 分辨率 3D 结构

• 发表时间: 2012
• 作者: Kishi K;Onuma TA;Nishida H;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓

Cryo-EM structure of gastric H+,K+-ATPase with a single occupied cation-binding site

• DOI: 10.1073/pnas.1212294109
• 发表时间: 2012-11-06
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Abe, Kazuhiro;Tani, Kazutoshi;Fujiyoshi, Yoshinori
• 通讯作者: Fujiyoshi, Yoshinori

Cryo-EM structure of gastric protonpump

胃质子泵的冷冻电镜结构

• 发表时间: 2013
• 作者: Abe;K
• 通讯作者: K

胃プロトンポンプの生化学と電子線結晶構造解析

胃质子泵的生物化学和电子束晶体结构分析

• 发表时间: 2013
• 作者: ○吉田啓亮;松岡裕太;紺野宏記;久堀徹;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓