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X線結晶構造解析を基盤としたマグネシウムイオン輸送体MgtEの開構造の解明

基于 X 射线晶体结构分析阐明镁离子转运蛋白 MgtE 的开放结构

基本信息

批准号：
13J07168
负责人：
竹田弘法
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至 2014
项目状态：
已结题

项目摘要

マグネシウムイオン(Mg2+)は細胞内で最も豊富な二価金属イオンであり、様々な生理的役割を担っている。Mg2+はゲノム情報の複製・転写・翻訳における補酵素であり、リボソーム・脂質二重膜・ゲノム・核酸の安定化に重要である。それゆえ細胞内におけるMg2+濃度の恒常性は生命活動に極めて重要であると言える。Mg2+チャネルであるMgtEはイオン透過孔に厳密に保存されたMg2+選択フィルターAsp432の側鎖カルボニル酸素原子により、水和状態にあるMg2+を認識することが、MgtEの結晶構造から提唱されていた。しかし、分解能が不十分なため、MgtEの詳細な二価金属イオンに対する認識メカニズムは未だ不明である。そこで申請者は、水和水を含めたMgtEの詳細なMg2+認識メカニズムを解明するため、MgtEの高分解能構造の決定に着手した。その結果、MgtEの結晶構造を分解能2.3Åで決定することに成功した。イオン透過孔に存在するMg2+は六水和状態をとり正八面体構造となっていた。さらに、Mg2+選択フィルターAsp432はMg2+に配意する水和水と水素結合を形成しており、この構造からMgtEはMg2+を水和状態で認識することが明らかとなった。Mg2+のみならず、申請者はCa2+やMn2+存在下においてもMgtEの結晶構造を明らかにし、特にMn2+結合型MgtEにおいては、Asp432だけでなく、イオン透過孔の細胞外側、そして膜貫通ドメインの細胞外側の計2カ所にMn2+結合部位が存在することを見出した。これらの結合部位を構成するアミノ酸を変異させたMgtEを調製し、リポソームを用いたMg2+輸送機能解析を行った結果、Mn2+結合部位はMn2+と結合することでMg2+輸送を阻害する働きを有することが明らかとなった。

The most abundant metal ions (Mg2 +) in the cell were found in the cell, and the physiological function of Mg2 + was studied. Mg2 + is important for replication, transcription, transcription, enzyme supplementation, lipid membrane, nucleic acid stabilization The constancy of Mg2+ concentration in cells is extremely important for life activities. Mg2 + ions are stored in the pores and the Mg2 + ions are stored in the pores. Mg2 + ions are stored in the pores and the Mg2 + ions are stored in the pores and the Mg2 + ions are stored in the Mg2 + ions. Mg2 + ions are stored in the Mg2 + ions and the Mg2 + ions are stored in the Mg2 + ions. The decomposition energy is not very high, MgtE is very high, MgtE is high, MgtE is high, The applicant shall proceed with the determination of Mg2 +, water and MgtE high decomposition energy structure. As a result, MgtE crystal structure decomposition energy of 2.3 ℃ was determined successfully. The existence of Mg2 + through pores and the state of octahedral structure Asp432, Mg2 +, Mg3 +, Mg2 +, Mg3, Mg2 +, Mg2 +, Mg3, Mg3, Mg2 +, Mg3 The crystal structure of Mg2 +-MgtE in the presence of Ca2 + and Mn2 + was found, especially Mn2 +-bound MgtE, Asp432, and the existence of Mn2 +-binding sites outside the cell through the pore and outside the cell through the membrane. Analysis of Mg2 + transport function of Mn2 + binding site