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Ｎａイオン輸送性Ｖ型ＡＴＰ加水分解酵素のエネルギー変換機構、機能分化機構の解明

阐明Na离子转运V型ATP水解酶的能量转换机制和功能分化机制

基本信息

批准号：
18J23220
负责人：
飯田龍也
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度には、これまでに行ってきた腸内連鎖球菌 (Enterococcus hirae) に由来する回転分子モーターV1-ATPase (EhV1) の1分子解析の結果をまとめた論文を執筆し、V型ATPase 全複合体 (EhVoV1) の1分子解析に移行した。まず、これまでの研究結果をまとめ、EhV1の化学力学共役機構のモデルを説明した論文を執筆しJournal of Biological Chemistryから出版された。論文中ではEhV1の1分子解析の結果から、1個のATPの加水分解に相当する120°の回転がさらに40°と80°のサブステップに分離できることを初めて報告し、さらにそれぞれがATP加水分解反応の4つの素過程（ATPの結合、ATPの開裂によるADPとリン酸の生成、ADPの解離、リン酸の解離）のうちATPの結合とADPの解離に対応することを明らかにした。また、既に報告されているX線結晶構造解析による構造情報と組み合わせることで、EhV1の化学力学共役機構のモデルを提案した。この論文で報告したEhV1の化学力学共役機構はF-ATPase由来のF1とは異なっており、この違いがF-ATPaseとV-ATPaseの生理的な役割と密に関係していることが示唆された。次に、高濃度および低濃度のNaイオン条件下でEhVoV1のATP加水分解駆動の1分子解析を行い、Naイオン濃度を下げていくことで、回転速度が低下することを確認した。これは、Naイオンを輸送するVoドメインへのNaイオンの結合が律速段階になるためだと考えられる。また、低Naイオン濃度下において1回転の間に約10箇所の停止点が確認された。Voドメインは、Naイオン結合サイトを有する10個のcサブユニットを持っており、1回転するごとに10個のNaイオンを輸送するため、これが約10箇所の停止点に対応していることが示唆される。今後、Naイオン結合律速の回転における停止時間や停止角度の解析などを行うことで、VoとV1の間の共役機構を解明できると期待される。

This paper was written on the basis of molecular analysis of the V-type ATPase complex (EhV1) and the origin of Enterococcus hirae. The paper was written and published in the Journal of Biological Chemistry. In this paper, the results of molecular analysis of EhV1, ATP hydration and dissociation are reported. The results show that ATP hydration and dissociation are equivalent to 120° and 40° and 80°, respectively. This paper reports the structural information and composition of X-ray crystallographic analysis, and proposes the mechanism of chemical-mechanical interaction of EhV1. This paper reports that the chemomechanical mechanism of EhV1 is related to the origin of F-ATPase and the physiological relationship between F-ATPase and V-ATPase In addition, under the condition of high concentration and low concentration of Na, the molecular analysis of ATP hydrolysis was carried out, and the recovery rate was confirmed to be low. For example, if the temperature of the gas is too high, the temperature of the gas will be too low. About 10 stopping points were identified at low Na concentrations. Vo, Na, Na. In the future, the combination of speed and speed of return, stop time, stop angle, analysis, operation, Vo, V1, and the common service mechanism will be explained.