1993 Fiscal Year Annual Research Report

ATP合成酵素におけるATP合成(分解)反応とH^+輸送の共役機構

Research Project

Project/Area Number	05454630
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	二井將光大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50012646)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	岩本昌子大阪大学, 産業科学研究所, 教務職員 (70252715) 田村茂彦大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (90236753) 森山芳則大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10150658)
Keywords	ATP / H^+輸送 / ATPase / ATP合成酵素 / 酵素 / 解媒中心 / 共役機構
Research Abstract	ATP合成酵素(F_0F_1)は電子伝達系の形成するH^+とPi(リン酸)からATPを合成する酵素である。この酵素は可逆的な酵素であり、H^+-ATPaseとも呼ばれている。本研究ではATP合成酵素による化学反応(ATP合成/分解)とH^+輸送の共役機構を分子レベルで明らかにすることを目的としている。詳細な部位特異的な変異導入と化学反応とH^+輸送の解析から以下の点が明らかになった。 (1)本酵素の活性中心はβサブユニットにありLys-155,Thr-156,Glu-181,Arg-182の各アミノ酸残基が解媒反応に関与している。 (2)これら残基の近傍にGly-172,Ser-174,Glu-192およびVal-198が位置している。これら(1)と(2)の結果から本酵素の活性中心のモデルを提出した。 (3)本酵素の解媒頭部を形成しているαとβ両サブユニットの相互作用が化学反応とH^+輸送の共役に必須である。例えばβSer-174→Pheの変異により共役は失われるが、αサブユニットの第2の変異αArg-296→Cysによって共役は回復する。 (4)γサブユニットの変異Met-23→ArgあるいはMet-23→Lysによって共役は失われATP分解活性のみが残る。しかしカルボキシル末端側に第二の変異、例えばThr-273→Ser,Glu-278→Glyのようなアミノ酸置換を導入すると共役は完全に回復する。これはγサブユニットのカルボキシル末端側とアミノ酸末端側が相互作用をしながらH^+の輸送と化学反応の共役を制御していることを示している。これら4点に要約される成果はいずれも世界に先じて得られたものであり、イオンポンプ酵素の理解に貢献するものである。現在さらに本酵素の活性とH^+輸送機構を詳細に明らかにするべく研究を進めている。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] ロバート中本他2名: "The γ Subunit of the Escherichia coli ATP synthase:mutations in the carboxyl-terminal region restore energy coupling to the amino-terminal mutant γ Met-23→Lys" The Journal of Biological Chemistry.268. 867-872 (1993)
[Publications] 岩本昌子他3名: "Domains near ATP phosphate in the catalytic site of H^+-ATPase:model proposed from mutagenesis and inhibitor studies" The Journal of Biological Chemistry.268. 3156-3160 (1993)
[Publications] 田村茂彦他3名: "Gastric DNA binding proteins recognize upstream sequence motifs of parietal cell-specific genes" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90. 10876-10880 (1993)
[Publications] 二井將光他6名: "The atp2 operon of the green bacterium Chlorobium limicola" Biochim.Biophhys.Acta.1172. 267-273 (1993)
[Publications] 城ノ内昌宜他2名: "The α subunit of ATP synthase (F_0F_1):The Lys-175 and Thr-176 residues in the conserved sequence (Gly-X-X-X-X-Gly-Lys-Thr/Ser) are located in the domain required for stable subunit-subunit interaction" J.Biochem. 114. 171-176 (1993)
[Publications] 表弘志他3名: "The α/β subunit interaction in H^+-ATPase (ATP synthase):an Escherichia coil α subunit mutation (αArg-296→Cys) restored coupling efficiency to the deleterious β subunit mutant (βSer-174→Phe)" The Journal of Biological Chemistry. (in press). (1994)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

ATP合成酵素におけるATP合成(分解)反応とH^+輸送の共役機構

Principal Investigator

二井 將光 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50012646)

Research Products

[Publications] ロバート 中本 他2名: "The γ Subunit of the Escherichia coli ATP synthase:mutations in the carboxyl-terminal region restore energy coupling to the amino-terminal mutant γ Met-23→Lys" The Journal of Biological Chemistry.268. 867-872 (1993)

[Publications] 岩本 昌子 他3名: "Domains near ATP phosphate in the catalytic site of H^+-ATPase:model proposed from mutagenesis and inhibitor studies" The Journal of Biological Chemistry.268. 3156-3160 (1993)

[Publications] 田村 茂彦 他3名: "Gastric DNA binding proteins recognize upstream sequence motifs of parietal cell-specific genes" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90. 10876-10880 (1993)

[Publications] 二井 將光 他6名: "The atp2 operon of the green bacterium Chlorobium limicola" Biochim.Biophhys.Acta.1172. 267-273 (1993)

[Publications] 城ノ内 昌宜 他2名: "The α subunit of ATP synthase (F_0F_1):The Lys-175 and Thr-176 residues in the conserved sequence (Gly-X-X-X-X-Gly-Lys-Thr/Ser) are located in the domain required for stable subunit-subunit interaction" J.Biochem. 114. 171-176 (1993)

[Publications] 表 弘志 他3名: "The α/β subunit interaction in H^+-ATPase (ATP synthase):an Escherichia coil α subunit mutation (αArg-296→Cys) restored coupling efficiency to the deleterious β subunit mutant (βSer-174→Phe)" The Journal of Biological Chemistry. (in press). (1994)

二井將光大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50012646)

[Publications] ロバート中本他2名: "The γ Subunit of the Escherichia coli ATP synthase:mutations in the carboxyl-terminal region restore energy coupling to the amino-terminal mutant γ Met-23→Lys" The Journal of Biological Chemistry.268. 867-872 (1993)

[Publications] 岩本昌子他3名: "Domains near ATP phosphate in the catalytic site of H^+-ATPase:model proposed from mutagenesis and inhibitor studies" The Journal of Biological Chemistry.268. 3156-3160 (1993)

[Publications] 田村茂彦他3名: "Gastric DNA binding proteins recognize upstream sequence motifs of parietal cell-specific genes" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90. 10876-10880 (1993)

[Publications] 二井將光他6名: "The atp2 operon of the green bacterium Chlorobium limicola" Biochim.Biophhys.Acta.1172. 267-273 (1993)

[Publications] 城ノ内昌宜他2名: "The α subunit of ATP synthase (F_0F_1):The Lys-175 and Thr-176 residues in the conserved sequence (Gly-X-X-X-X-Gly-Lys-Thr/Ser) are located in the domain required for stable subunit-subunit interaction" J.Biochem. 114. 171-176 (1993)

[Publications] 表弘志他3名: "The α/β subunit interaction in H^+-ATPase (ATP synthase):an Escherichia coil α subunit mutation (αArg-296→Cys) restored coupling efficiency to the deleterious β subunit mutant (βSer-174→Phe)" The Journal of Biological Chemistry. (in press). (1994)