Analysis of the effects of lipid environment and roles of electrostatic interactions on the Ca2+-ATPase function

• Project/Area Number: 24570147
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: YAMASAKI Kazuo 旭川医科大学, 医学部, 講師 (60241428)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2014: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2012: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: カルシウムポンプ / Ca2+-ATPase / 酵素反応 / 生体エネルギー転換 / 静電的相互作用 / ナノディスク / リン脂質 / タンパク-脂質相互作用 / Nanodisc / 生体エネルギー変換

Outline of Final Research Achievements

The role of electrostatic interactions in and the effects of the lipid environment on the reaction mechanisms on sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase were explored. The experiments using the Ca2+-ATPase buried into nanodiscs which contained various lipid contents revealed that the not only electrostatic interactions between protein and lipids but also steric interactions between them have important for function of the pump. This study succeeded clearly to divide the effects of the lipid environment between electrostatic interactions and steric interactions.

Research Products

• [Journal Article] Second Transmembrane Helix (M2) and Long-range Coupling in Ca2+-ATPase (2014)
  • Author(s): Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Stefania Danko, Hiroshi Suzuki
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Issue: 45 Pages: 31241-31252
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.584086
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Roles of Long-range Electrostatic Domain Interactions and K+ in Phosphoenzyme Transition of Ca2+-ATPase (2013)
  • Author(s): Kazuo Yamasaki, Takashi Daiho, Stefania Danko, and Hiroshi Suzuki
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 288 Issue: 28 Pages: 20646-20657
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.482711
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 筋小胞体カルシウムポンプEP転換とカルシウム放出の共役機構におけるTyr122-hydrophobic clusterの役割 (2014)
  • Author(s): 山崎 和生、Stefania Danko、大保 貴嗣、鈴木 裕
  • Organizer: 第４０回生体エネルギー研究会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+-ATPaseの第２膜貫通へリックス（M2)とロングレンジ共役 (2014)
  • Author(s): 大保 貴嗣、山崎 和生、Stefania Danko、鈴木 裕
  • Organizer: 第４０回生体エネルギー研究会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [Presentation] １分子蛍光観察によるCa2+-ATPaseの数と立体構造変化検出の試み (2014)
  • Author(s): 小島知樹、戸田啓太、山崎和生、Danko, Stefania、小山洋幸、横田龍一、中山莉奈子、大保貴嗣、鈴木裕、政池知子
  • Organizer: 第４０回生体エネルギー研究会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [Presentation] ナノディスクに組み込んだ筋小胞体Ca2+-ATPaseの活性に対する脂質ヘッドグループの影響の解析 (2014)
  • Author(s): 山崎 和生、Stefania Danko、大保 貴嗣、鈴木 裕
  • Organizer: 第８７回日本生化学会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+ポンプのM2へリックス：膜貫通部分と細胞質部分の連結領域の役割 (2014)
  • Author(s): 大保 貴嗣、山崎 和生、Stefania Danko、鈴木 裕
  • Organizer: 第８７回日本生化学会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] Second Transmembrane Helix (M2) and Long-range Coupling in Ca2+-ATPase (2014)
  • Author(s): Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Stefania Danko, and Hiroshi Suzuki
  • Organizer: 第５２回日本生物理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] A New Method for Ca2+-binding Measurement Applicable to a Small Quantity of Ca2+-ATPase: Transient E2P with Bound Ca2+ and Role of Leu119 on M2 in Ca2+-affinity Reduction and Ca2+ Release. (2014)
  • Author(s): Yamasaki K., Danko S., Daiho T. and Suzuki H.
  • Organizer: 14th International Conference on P-type ATPases and Related Cation Pumps
  • Place of Presentation: Conference Center "De Werelt", Netherlands
  • Year and Date: 2014-08-30 – 2014-09-04
• [Presentation] Long-range Coupling between Catalytic and Transport Sites via Second Transmembrane Helix (M2) in E2P Hydrolysis and E2-E1 Transition of Ca2+-ATPase (2014)
  • Author(s): Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Stefania Danko, and Hiroshi Suzuki
  • Organizer: 14th International Conference on P-type ATPases and Related Cation Pumps
  • Place of Presentation: Conference Center "De Werelt", Netherlands
  • Year and Date: 2014-08-30 – 2014-09-04
• [Presentation] 筋小胞体カルシウムポンプのナノディスクへの組み込みとその性質 (2013)
  • Author(s): 山崎 和生
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+ポンプのヘリックスM2膜貫通部分（M2m）と細胞質部分（M2cyt）およびその連結領域の役割 (2013)
  • Author(s): 大保 貴嗣
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 筋小胞体カルシウムポンプのナノディスクへの組み込みとその性質 (2013)
  • Author(s): 山崎 和生
  • Organizer: 日本生体エネルギー研究会第39回討論会
  • Place of Presentation: 静岡
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+ポンプのヘリックスM2 膜貫通部分と細胞質部分、およびその連結領 域の役割 (2013)
  • Author(s): 大保 貴嗣
  • Organizer: 日本生体エネルギー研究会第39回討論会
  • Place of Presentation: 静岡
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+-ATPaseのE1P-E2PとCa2+放出の共役機構 (2012)
  • Author(s): 山崎 和生
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+ポンプにおけるエネルギー共役；膜貫通へリックスM2およびその細胞質領域アクチュエータードメインとの連結部分の役割 (2012)
  • Author(s): 大保 貴嗣
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+-ATPaseのE1P-E2PとCa2+放出の共役機構 (2012)
  • Author(s): 山崎 和生
  • Organizer: 日本生体エネルギー研究会 第３８回討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学薬学部
• [Presentation] 筋小胞体Ca2+ポンプの輸送反応における膜貫通ヘリックスM2の役割 (2012)
  • Author(s): 大保 貴嗣
  • Organizer: 日本生体エネルギー研究会 第３８回討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学薬学部