Kチャネル・Kトランスポーターの調節機構の解析

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1ラン藻Synechocystis PCC 6803のKtr系はNaによってKの輸送が飛躍的に促進されることわかっているがその原因は不明である。Ktr系の細胞外に面する10か所の負電荷アミノ酸に標的を絞り、置換体を作成した。このプラスミドを大腸菌K輸送系遺伝子変異株に発現させて陽イオン輸送活性を測定したところ、Kの輸送活性が変化したものが現れたが、Naの活性化に関与するアミノ酸は絞り込めなかった。分子モデル作成の専門家による構造モデル情報とを照らし合わせて、細胞外にある本アミノ酸の塩橋の有無を推定した。2Ktr系は輸送体本体のKtrBとサブユニットのKrAとKtrEで構成されている。KtrAのKtrEが膜内にあるのかを調べることを目的に、膜と相互作用の有無、サブユニット同士の相互作用の有無について、免疫沈降法を用いる実験やKtrAとKtrEの疎水性領域にアミノ酸置換を導入したタンパク質と生体膜との分離測定を行うことで生体膜に局在していることを明らかにした。KtrAおよびKtrEが発現しない場合でも小さいものの有為なK輸送活性はあるがNa輸送活性は検出できなかった。KtrAとKtrEの輸送活性への寄与が明らかとなった。3ラン藻のNa/HアンチポーターもNa耐性0に寄与するが、その耐性はKのチラコイド膜への取り込みとカップルしていることが示唆された。4植物シロイヌナズナのK取り込み系KチャネルのKAT1の調節機構を調べた。細胞内にある領域がリン酸化を受けることによって、活性が抑制されることが分かった。5KAT1とAKT2はともに酵母の原形質膜に移行するにもかかわらず、KAT1はK輸送活性を有し、AKT2のK輸送活性は検出できない。この活性の差を指標として、KAT1とAKT2のキメラチャネルを用いて輸送発現に必要な領域を同定し、KAT1の輸送活性化に関与する領域は膜領域にあることが明らかとなってきた。