イオン輸送性ATP合成酵素のATPase活性とチャネル活性の共役

ATP 酶活性与离子转运 ATP 合酶通道活性的耦合

• 批准号: 09257217
• 负责人: 宗行 英朗
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09257217/
• 关键词: ATP合成酵素; 能動輸送; ATPase; 協同性

FoF_1-ATP合成酵素のF_1部分には触媒部位と非触媒部位が存在する.この非触媒部位の役割を明らかにするために,ここに変異を加え,結合能をなくしたサブ複合体(α_3β_3γ)を作製し解析した.その結果,ATP水解における非触媒部位の役割は,触媒部位に阻害的に結合したADPを遊離させることであることが明らかに示された.さらに膜内在性のFoチャネルを通過するプロトン流とATP合成の共役に対する非触媒部位の役割を検討するために,FoF_1ホロ酵素を再構成し,バクテリオロドプシンとともにリポソームに組み込んでATP合成活性を測定した.するとATP水解をおこなわせると速やかに活性を消失するこの酵素が,合成は野生型と同じ程度に継続的に行えることが明らかになった.通常FoF_1あるいはF_1-ATPaseのATP水解活性は負の協同性を示す.しかし,触媒部位近傍に存在するTyr341をCys,Leu,Alaなどに変えた変異体では,この協同性が正になることを発見した.この現象がBoyerによるbinding change mechanismのパラメーターの変化で説明できることを計算によって示し,実際の変異体の挙動を説明した.また,チャネルとポンプの関係を考察するためにモデルによる研究を行った.そしてマルチイオンチャネルの結合部位のイオンに対する親和性がエネルギー化と脱エネルギー化によって変化する,という枠組みで能動輸送が説明できることを示した.さらに輸送を起こすためには親和性の異なった状態の分布が非平衡にならなければならないことを明確にして,イオンポンプとイオンチャネルの共通性と本質的な差異を明らかにした.

The F_1 part of F_1-ATP synthase has both catalytic and non-catalytic sites. Analysis of the binding energy of the non-catalytic site (α_3β_3γ). As a result of ATP hydrolysis, the non-catalytic site is isolated, and the catalytic site is inhibited by ADP dissociation. In addition, the membrane intrinsic Fo protein production process was studied through the analysis of the non-catalytic site of ATP synthesis and the enzyme recombination of Fo protein. The enzyme activity of ATP hydrolysis was reduced to the same level as that of wild type. The ATP hydrolysis activity of F_1-ATPase is usually synergistic. Tyr341 Cys,Leu,Ala exist near the catalytic site. This phenomenon is explained by the binding change mechanism of the Boyer and the calculation of the phenomenon. A study of the relationship between the two groups. The affinity of the binding site of the protein is shown in the following table. The distribution of different states of affinities in transport is not balanced, and the commonality of different states of affinities in transport is clearly defined.

项目成果

Bald, D.et al.: "ATP Synthesis by FoF_1-ATP Synthase Independent of Noncatalytic Nucleotide Bindings Sites and Insensitive to Azide Inhibition" J.Biol.Chem.273. 865-870 (1998)

Bald, D.等人：“FoF_1-ATP 合成酶的 ATP 合成独立于非催化核苷酸结合位点且对叠氮化物抑制不敏感”J.Biol.Chem.273。

吉田賢右 他: "地上最小のモーター,ATP合成酵素" 蛋白質 核酸 酵素. 42. 1396-1406 (1997)

Kensuke Yoshida 等：“地球上最小的马达，ATP 合酶”蛋白质核酸酶。42. 1396-1406 (1997)

Kato, Y. et al.: "Thermophilic F_1-ATPase Is Activated without Dissociation of as Endagenous Inhibitor, ε Subunit" J.Biol.Chem.272. 24906-24912 (1997)

Kato, Y. 等人：“嗜热 F_1-ATP 酶在不解离内源抑制剂 ε 亚基的情况下被激活”J.Biol.Chem.272 (1997)。

宗行 英明: "バクテリオロドプシンによる光プロトンポンプの輸送特性とイオンポンプの確率的モデル-イオンポンプとイオンチャンネルの接点-" 膜. 22. 322-330 (1997)

Hideaki Muneyuki：“细菌视紫红质的光学质子泵的传输特性和离子泵的随机模型 - 离子泵和离子通道之间的接触点 -”膜。 22. 322-330 (1997)

Matsui, T.et al.: "Calalytic Activity of the α_3β_3γ Conylex of F_1-ATPase without Noncatalytic Nucleotide Binding Site" J.Biol.Chem.272. 1396-1406 (1997)

Matsui，T.等人：“无非催化核苷酸结合位点的 F_1-ATP 酶的 α_3β_3γ 锥体的催化活性”J.Biol.Chem.272 1396-1406 (1997)。