Molecular mechanism of amino acid harmonization: a paradigm of heterodimeric amino acid transporters

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高等真核生物がアミノ酸交換輸送体を保持する理由は、生体内のアミノ酸ハーモニーを維持し、ホメオスタシスを達成するためであると考えられる。これを実証するためには交換輸送の分子メカニズムの理解が重要である。Heterodimeric amino acid transporter（HAT）は、高等真核生物における代表的なアミノ酸交換輸送体ファミリーとしてよく知られている。しかし、交換輸送機能の意義や輸送に伴う構造変化といった分子メカニズムの詳細は解明されていない。本研究の目的は、HATのパラダイムであるrBAT - b0,+AT複合体を研究モデルとして、アミノ酸交換輸送メカニズムを解明することである。代表者らは、野生型rBAT - b0,+ATの構造を解くことに成功した。この構造は、基質を持たない内向きコンフォメーションを示し、輸送機構の一状態を説明できるものであった。また、rBAT-b0,+ATは幅広い種類のアミノ酸を受容するが、その認識部位は解明されていなかった。研究代表者は、複数のrBAT-b0,+ATの変異体を用いて、基質認識を詳細に検討した。輸送解析の結果、rBAT-b0,+ATは異なる種類のアミノ酸を認識する際に、それぞれ異なる残基で基質に結合することを明らかにした。また、構造情報とともに、rBAT-b0,+ATの基質となるアミノ酸種を認識するための鍵となる残基を提案した。これらのすべての結果は、HATのタンパク質構造と交換輸送機構の関係を説明する鍵になるものである。