P型イオンポンプによる能動輪送機構の構造的解明

P型离子泵主动轮传输机构的结构解析

• 批准号: 14GS0308
• 负责人: 豊島 近
• 金额: $ 260.42万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Creative Scientific Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14GS0308/
• 关键词: 生物物理; 能動輸送; 膜蛋白質; イオンポンプ; X線結晶; ATPase; X線結晶解析

本研究の最大の目標は筋小胞体カルシウムポンプ(ATPase)の反応中間体を結晶化し、原子構造に基づいてポンプの作動機構を明らかにすることであった。分解能が十分でなかったE2・AlFx複合体の結晶性を改良し、反応過程ほぼ全体をカバーする6つの状態に関し2.6Åを越える分解能で構造を決定出来た。しかし、真のE2Pアナログの結晶であるE2・BeFxに関しては不満足なものしか得られていなかった。そこで、研究期間を延長し、強力阻害剤タプシガーギン存在下ではあるが、この状態に関しても2.4Å分解能で構造を決定でき、燐酸化アスパラギン酸の処理と膜内イオン通路の開閉がどう連携しているかをある程度明らかにすることが出来た。第2の柱である計算構造生物学では、特に心筋における調節蛋白として重要なフォスフォランバンの燐酸化による制御に関し徹底的な計算を行い、燐酸化の構造的意味を明らかにした。第3の柱である、発現系に関しては、筋小胞体カルシウムポンプを一残基改変することによって、抗マラリア薬に反応することが判明したので、大量生産・精製を行い結晶化可能な標品を得ることが出来た。また、重金属ポンプに関しては、好熱菌銅イオンポンプCopAに関し、蛋白質分解酵素による限定分解によって、蛋白質のトポロジーは大きく異なるにもかかわらず、カルシウムポンプと同様の構造変化を示すことを明らかにし、未知であったN端末金属結合ドメインの役割をも明らかにした。さらに、細胞質領域の2つのドメインと核酸複合体の高分解能結晶解析に成功した。このように、研究のすべての面で大きく前進した。

The main purpose of this study is to clarify the structure of the microcellular structure, crystallization and activation mechanism of ATPase. The decomposition energy of the E2·AlFx complex is determined by improving the crystallinity, improving the reaction process, and determining the structure of the decomposition energy. E2·BeFx is not enough to make a crystal. In the presence of a strong inhibitor, the duration of the study is prolonged, the state of the reaction is determined, and the structure of the decomposition energy is determined. Phosphorylation is performed on the acid treatment, and the opening and closing of the intramembranous pathway is determined. Column 2: Computational structural biology: the importance of regulatory proteins in the regulation of phosphorylation and the implications of phosphorylation structures The third column is related to the identification of a residue in a cell, and the identification of a residue in a cell. Heavy metals are bound to copA, proteolytic enzymes are bound to copA In addition, the analysis of nucleic acid complex by high decomposition energy crystallization in cytoplasmic domain was successfully carried out. This is a great way to advance in research and development.

项目成果

Protonation of the acidic residues in the transmembrane cation-binding sites of the ca(2+) pump.

• DOI: 10.1021/ja0427505
• 发表时间: 2005-04
• 期刊: Journal of the American Chemical Society
• 影响因子: 15
• 作者: Y. Sugita;N. Miyashita;M. Ikeguchi;A. Kidera;C. Toyoshima

Concerted conformational effects of Ca2+ and ATP are required for activation of sequential reactions in the Ca2+ ATPase (SERCA) catalytic cycle

• DOI: 10.1021/bi061255d
• 发表时间: 2006-11-21
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Inesi, Giuseppe;Lewis, David;Prasad, Anand
• 通讯作者: Prasad, Anand

C.Toyoshima: "Modeling of the inhibitory interaction of phospholamban with the Ca^<2+>ATPase"Proc.Nat.Acad.Sci.USA. 100. 467-472 (2003)

C.Toyoshima：“受磷蛋白与Ca 2+ ATP酶的抑制相互作用的建模”Proc.Nat.Acad.Sci.USA。

Effects of inhibitors on luminal opening of Ca^<2+> binding sites in an E2P-like complex of sarcoplasmic reticulum Ca^<2+>-ATPase with Be^<2+>-fluoride.

抑制剂对肌浆网Ca^2-ATP酶与Be^2-氟化物的E2P样复合物中Ca^2结合位点的管腔开放的影响。

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Biol. Chem. 281
• 作者: S.Nakajima;D.Yokogawa;Y.Nakao;H.Sato;S.Sakaki;〓 剣萍;D. Kobayashi;Ryoichiro Suzuki;M. Picard
• 通讯作者: M. Picard

C.Toyoshima: "Structural basis of ion pumping by Ca^<2+>-ATPase of sarcoplasmic reticulum."FEBS Letters. 555. 106-110 (2003)

C.Toyoshima：“肌浆网Ca^2-ATP酶离子泵送的结构基础。”FEBS Letters。