| Project/Area Number |
22K14837
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 呼吸鎖酵素 / ユビキノン / コレラ菌 / ケミカルバイオロジー / Cryo-EM / 呼吸鎖 / NADH-キノン酸化還元酵素 / ナトリウム輸送 |
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| Outline of Research at the Start |
Na+輸送型NADH-キノン酸化還元酵素（Na+-NQR）は、基質の酸化還元と共役してNa+の能動輸送を行う膜タンパク質複合体である。2014年にコレラ菌Na+-NQRのX線結晶構造が報告されたが、酸化還元を担うコファクター間の距離が異常に長く、分子レベルでの反応メカニズム、特に、基質の酸化還元とNa+輸送の共役メカニズムについてはほとんど未解明のままである。本研究では、生合理的にデザインした構造系統的な合成キノン類縁体を用いて、Na+輸送に要求される側鎖構造因子を明らかにするとともに、cryo-電子顕微鏡により得る構造情報と併せてキノン還元とNa+輸送の共役メカニズムの解明を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The sodium pumping NADH-quinone oxidoreductase (NQR) couples electron transfer from NADH to ubiquinone with sodium pumping. To investigate the coupling mechanism of redox reactions and sodium translocation, various quinones with different side chain structures were synthesized, and their activities were evaluated. The results revealed that while reduction was observed with quinones having no side chain or short side chain, sodium ion transport did not occur. This finding suggests that the side chain structure of quinones plays a crucial role in transport mechanisms.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
NQRはコレラ菌（Vibrio cholerae）などの多くの病原性細菌の生育に必須であり、機能の類似した哺乳類ミトコンドリアのプロトン輸送型NADH-キノン酸化還元酵素（呼吸鎖複合体-I）とは構造的にも進化的にも異なるため、病原性細菌に対する有望な創薬標的として注目されている。そのため、NQRの作用機構を明らかにすることは、NQRの基礎研究の進展に貢献するだけでなく、新規抗菌剤分子の設計戦略に資するところも大きい。
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