1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11169205
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
豊島 近 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (70172210)
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| Keywords | 能動輸送 / 蛋白質結晶 / 膜蛋白質 / イオンポンプ / 電子線結晶解析 / X線結晶解析 / ATPase |
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| Research Abstract |
本研究の目標は、まず第1に、進行中であった筋小胞体カルシウムATPaseの3A程度の分解能での構造解析を完成させることであった。これは順調に進行し、重原子置換体を結局8個(白金誘導体4種5個、ランタノイド誘導体2種3個)を用いてかなり良い実験的位相を得ることが出来た。非結晶学的対称性はないので、多くの誘導体が必要であった。また、電子顕微鏡像からの位相が一面だけではあったが利用することが出来、誘導体の選別と溶媒平滑化の効果の評価に非常に有効であった。それを出発点としてモデルを組み、2.6A分解能まで精密化することが出来た。これによって膜内の高親和性結合部位に結合した2つのカルシウムイオンを可視化することが出来た。この結果、2つのカルシウムイオンは膜内のほぼ同じ高さにあり、これ迄考えられてきた直列型モデルは誤りであり、並列型モデルが正しいことが判明した。また、配位しているアミノ酸残基は部位特異的変異体の解析から予想されていたものと非常に良く一致するものの、主鎖の酸素原子も配位に使われていることが判明した。これはイオンチャネルとの比較からも興味深い。このような配位を実現するために結合部位を形成する4本の膜貫通ヘリックスのうち2本はらせんがほどけていることも判明した。さらに、カルシウムの通路を予想することも出来た。以上の結果は、能動輸送機構の解明に決定的な前進をもたらすものであり、現在Natureに投稿中である。
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[Publications] C. Toyoshima: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins. I. Indexing of diffraction patterns"Ultramicroscopy. (in press).
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[Publications] K. Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins. II. Averaging of tubular crystals of different helical classes"Ultramicroscopy. (in press).
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[Publications] K. Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins. III. Solvent flattening"Ultramicroscopy. (in press).
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[Publications] 小川治夫: "チャネルの立体構造決定法 I"脳の科学. 21. 997-1004 (1999)
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[Publications] 小川治夫: "チャネルの立体構造決定法 II"脳の科学. 21. 1121-1128 (1999)
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[Publications] 豊島近: "イオンチャネル、ポンプの構造と機能"蛋白質・核酸・酵素. 44. 557-565 (1999)
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[Publications] 小川治夫: "膜蛋白質の構造解析"ファルマシア. 35. 33-38 (1999)
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[Publications] Carafoli and Krebs: "Topics in Biological Inorganic Chemistry Vol. 3"Springer. in press
