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Energy coupling in Sarcoplasmic Reticulum Ca pump; mechanism of transmitting structural changes between catalytic and transport sites

Research Project

Project/Area Number 17K07297
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionAsahikawa Medical College

Principal Investigator

Daiho Takashi  旭川医科大学, 医学部, 准教授 (90207267)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsP型カチオンポンプ / 筋小胞体 / エネルギー共役 / Ca-ATPase / 部位特異的変異 / ヘリックス / 界面活性剤 / 脂質ヘッドグループ / カルシウムポンプ / P型ATPase / リン酸化中間体 / gate / 共役 / 可溶化 / Ca2+結合 / 共同性 / nanodisc / 静電的相互作用 / 膜貫通ドメイン / 酵素 / 構造変化 / P型ATPアーゼ / カチオン能動輸送
Outline of Final Research Achievements

In order to explore the transmission mechanism of structural changes between the cytoplasmic domains, which contain the catalytic site and transmembrane domain, which contains the Ca transport sites in sarcoplasmic reticulum Ca-pump ATPase. For this purpose, site-directed mutagenesis and kinetical analysis of the mutants were performed. It was shown that structural changes of M2 helix are important for each reaction step. Importance of interactions between pump protein and lipid head-group was also shown. These results give insights into energy coupling mechanism for ATP hydrolysis and Ca transport in the Ca-pump. Furthermore, effect of solubilization with a detergent was explored.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、P型カチオンポンプの代表メンバーである筋小胞体Caポンプについて、エネルギー共役機構、とくにM2の折れ曲がりなどの構造変化が果たす役割の理解を深めた。この成果は他のP型カチオンポンプの構造と機能の関連にも示唆を与えることが期待される。また、Caポンプの可溶化に適した界面活性剤を探索し、Caポンプ機能に対する可溶化の効果を解析した成果は、カチオンポンプに限らず、広く膜タンパク質研究に応用可能な示唆を与えることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (29 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Nanodisc-based kinetic assays reveal distinct effects of phospholipid headgroups on the phosphoenzyme transition of sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase2017

    • Author(s)
      Yamasaki K, Daiho T, Danko S, Yasuda S, Suzuki H.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 292 Issue: 49 Pages: 20218-20227

    • DOI

      10.1074/jbc.m117.816702

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    • Peer Reviewed / Open Access
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    • Author(s)
      Osamu Minowa, Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Hiroshi Suzuki, Toshihiko Shiroishi, Atsushi Yoshiki, Tetsuo Noda, Nagomi Kurebayashi, Takashi Murayama, Kazusaku Kamiya, Yasushi Okazaki, Katsuhisa Ikeda
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      ARO (Association for Research in Otolaryngology) 43rd Annual MidWinter Meeting
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      大保 貴嗣
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      安田 哲、 山崎 和生、大保 貴嗣、高津 宏之、申 惠媛、 Stefania Danko、鈴木 裕
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      第91回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 筋小胞体カルシウムポンプのCa2+結合に及ぼす界面活性剤の効果2018

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      大保 貴嗣, 山崎 和生, Stefania Danko, 安田 哲, 鈴木 裕
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      安田 哲、 山崎 和生、大保 貴嗣、高津 宏之、申 惠媛、 Stefania Danko、鈴木 裕
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  • [Presentation] 筋小胞体Ca2+-ATPaseの脱共役モードについて2018

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      山崎 和生, 大保 貴嗣, Stefania Danko, 安田 哲, 鈴木 裕
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      日本生体エネルギー研究会 第44回討論会
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  • [Presentation] デフォーカスイメージング法の確度評価とSERCA1aの構造変化検出に向けた試み2018

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      加藤 孝信、藤村 章子、山崎 和生、大保 貴嗣、Danko Stefania、鈴木 裕、 西坂 崇之
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      日本生体エネルギー研究会 第44回討論会
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  • [Presentation] ナノディスク中の筋小胞体Ca2+-ATPaseに標識された単一分子の角度と明滅による中間体構造の評価2018

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    • Author(s)
      Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Stefania Danko and Hiroshi Suzuki
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of phospholipid’s head groups on the properties of sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase embedded in nanodisc2017

    • Author(s)
      K. Yamasaki, T. Daiho, S. Danko, S. Yasuda and H. Suzuki
    • Organizer
      The 15th Inthernational Conference on Na,K-ATPase and Related Transport ATPases
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  • [Presentation] Membrane Perturbation of ADP-insensitive Phosphoenzyme of Ca2+-ATPase Modifies Gathering of Transmembrane Helix M2 with Cytoplasmic Domains and Luminal Gating2017

    • Author(s)
      S. Danko, K. Yamasaki, T. Daiho, S. Yasuda and H. Suzuki
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      Hiroshi Suzuki, Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Satoshi Yasuda, Stefania Danko
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  • [Presentation] ナノディスクに組み込んだ筋小胞体Ca2+-ATPaseの活性に対する膜表面電荷の影響2017

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      山崎和生、 大保貴嗣、 Danko Stefania、安田 哲、 鈴木裕
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  • [Presentation] フリッパーゼの生化学的反応機構の解析2017

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      安田 哲、山崎和生、 大保貴嗣、高津 宏之、申 惠媛、 Danko Stefania、 鈴木裕
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      生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
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  • [Presentation] 筋小胞体カルシウムポンプの反応に及ぼす界面活性剤の効果2017

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      大保 貴嗣、山崎 和生、Danko Stefania、安田 哲、鈴木 裕
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      日本生体エネルギー研究会 第43回討論会
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  • [Presentation] 筋小胞体カルシウムポンプ活性に対する脂質ヘッドグループ及び膜表面電荷の影響の解析2017

    • Author(s)
      山崎和生、 大保貴嗣、 Danko Stefania、安田 哲、 鈴木裕
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第43回討論会
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  • [Presentation] フリッパーゼの反応機構解析2017

    • Author(s)
      安田 哲、山崎和生、 大保貴嗣、高津 宏之、申 惠媛、 Danko Stefania、 鈴木裕
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第43回討論会
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      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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