陽イオンポンプで見出した順次的ATP結合と多重リン酸化;オリゴマー構造と機能調節

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10044048
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 谷口 和弥 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40028204)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今川 敏明 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (20142177) ; 嘉屋 俊二 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90186023)
• Keywords: Na / Kポンプ / H / Kポンプ / リン酸化 / フォスファターゼ / 構造変化

Research Abstract

1価陽イオン輸送ATPasesは、ATPによりリン酸化反応中間体(EP)を形成し、P型ATPaseと称される。例えばNa/K-ATPaseは、Na^+に依存したEP形成と共役しNa^+を能動輸送、ついでK^+に依存したEP分解と共役してK^+を能動輸送すると、生化学、分子生物学の教科書に記載されている。しかし我々はNa/K-ATPaseが4量体、(αβ)_4、構造をとり、EPは単にそのうちの半分、(αβ)_2、でのみ形成され、最初に2つの(αβ)_2でそれぞれE1Pが、そして残りの2つの(αβ)_2にそれぞれATPが結合する、ついでE1PはE2Pに変化、E2PがK^+で脱リン酸化されると、脱リン酸化された2つの(αβ)_2にそれぞれ2分子のK^+が閉塞され、他の2つの(αβ)_2にATPが共に結合していることを見出した。Na/K-ATPaseに結合しているEATPに関しては非常に外部のATPと交換しやすい明らかにされた。一方、4量体構造を可視化する試みを行い、FITCラベルNa/K-ATPaseのFITC蛍光が量子化された状態で消光することを示唆する結果を得た。
H/K-ATPaseでは同様に、H^+-ATPase反応中半分の(αβ)にEPが、残りの(αβ)にATPが結合していることを見出した。この場合低濃度のATP存在下ではATP結合は存在せずEPのみが存在する。高濃度ATP存在下ではEP:EATPが共存し、EATPは次の反応サイクルでEPを経由して分解されることも示された。

Research Products

• [Publications] K, Taniguchi, et.al.: "The oligomeric Nature of Na/K-Transport ATPase"J.Biochem.. 129. 335-342 (2001)
• [Publications] M.Kanagawa, et.al.: "Membrane Enzyme Systems Responsible for the Ca^<2+>-dependent Phosphorylation of Ser^<27>, the Independent Phosphorylation of Tyr^<10> and Tyr^7, and the Dephosphorylation of These Phosphorylated Residues in the α-Chain of H/K-ATPase"J.Biol.Chem.. 127. 821-828 (2000)
• [Publications] M.Kato, et.al.: "High pressure-induced changes in lipid bilayer-protein interface of transmembrane Na^+, K^+-ATPase from pig kidney"The Na/K-ATPase and Related ATPases (K.Taniguchi and S.Kaya eds.). 365-370 (2000)
• [Publications] T.Yokoyama, et.al.: "ATP induced fluorescence changes of a bipm and an rh-421 probes in pig kidney Na/K-ATPase"The Na/K-ATPase and Related ATPases (K.Taniguchi and S.Kaya eds.). 455-458 (2000)
• [Publications] N.Fujitani, et.al.: "NMR analysis of kinases dependent N-terminal phosphorylatable portion in pig stmach H^+, K^+-ATPase"The Na/K-ATPase and Related ATPases (K.Taniguchi and S.Kaya eds.). 579-582 (2000)
• [Publications] M.Kanagawa, et.al.: "N-terminal phosphorylation of gastric H/K-ATPase both in vitro an in vivo"The Na/K-ATPase and Related ATPases (K.Taniguchi and S.Kaya eds.). 587-590 (2000)
• [Publications] S.Watanabe, et.al.: "Characterization of intrinsic protein phosphatases which dephosphorylate phosphorylated Try and Ser residues of the α-chain of pig gastric H/K-ATPase"The Na/K-ATPase and Related ATPases (K.Taniguchi and S.Kaya eds.). 607-610 (2000)
• [Publications] K.Taniguchi, et.al.: "New aspects of Na/K-ATPase : Acid labile ATP and/or ADP/Pi binding to the tetraprotomer,(αβ)_4"Control and Diseases of Sodium Dependent Transport Proteins and Ion Channels (Y.Suketa, E.Carafoli et al eds.). 15-18 (2000)
• [Publications] 谷口和弥: "P型ATPaseのイオン輸送"生体膜のエネルギー装置(吉田賢右,茂木立志 編). 102-117 (2000)
• [Publications] K.Taniguchi and S.Kaya (Eds) : "The Na/K-ATPase and Related ATPases."Elsevier Science. 771 (2000)