2003 Fiscal Year Annual Research Report

新規H^+ポンプピロホスファターゼの構造と作動機構

Research Project

Project/Area Number	13142203
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	前島正義名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80181577)
Keywords	液胞膜 / ポロトンポンプ / H^+-ピロホスファスターゼ / 分子構築 / パッチクランプ / 機能ドメイン / 液晶構造
Research Abstract	H^+輸送性ピロホスファターゼ(H^+-PPase)は,大腸菌やミトコンドリアのATP合成酵素として知られるF型ATPase, Ca2+-ATPaseに代表されるP型ATPase,液胞型ATPase,そしてロドプシンのいずれのグループにも属さないH^+輸送型酵素である。ピロリン酸のリン酸結合のエネルギーをH^+の能動輸送に変換する分子装置である。中間審査を受けたこの3年間で,下記の研究成果を得た。 (1)植物H^+-PPaseの遺伝子破壊株の解析により遺伝子欠損は生育の著しい抑制をもたらすこと,すなわち本酵素が植物体の正常な生育に不可欠であることを明らかにした。 (2)ヤエナリH^+-PPaseの構造・機能協関の解析により,少なくとも2つの細胞質側親水性ループが,基質結合・触媒部位を形成し,その中の保存性の高いアミノ酸残基が基質加水分解を司っていることを明らかにした。 (3)変異導入とそれに引き続く機能検定のやりやすい大腸菌発現系の確立を目的に,放線菌H^+-PPaseを対象に解析を進めた。実験系の確立に成功し,放線菌H^+-PPaseの固有の性質を明らかにした。 (4)H^+-PPase機能の直接測定のためのパッチクランプ法を世界に先駆けて開発し,H^+-PPaseの特質,分子活性をもっとも精度の高い方法で明らかにした。 (5)植物ヤエナリからの精製酵素を試料として,結晶化を試み,微小結晶を再現性高く得る条件を確定した。 (6)沖縄の海洋に生息する生物のうち,軟サンゴから本酵素に対する強い阻害活性示す物質を得た。その化学構造は,分岐したアシル基をもつアシルスペルミジン類縁化合物であった。基質加水分解・プロトン輸送活性を強く阻害した(50%阻害濃度1μM)。さらに生きた植物細胞においてもH^+-PPaseを阻害し,その生理機能を強く抑制することが証明された。

Research Products

(14 results)

All Other

All Publications (14 results)

[Publications] Mimura, T.: "Rapid increase of vacuolar volume in response to salt stress."Planta. 216. 397-402 (2003)
[Publications] Hagiwara, Y.: "Subcellular localization of host and viral proteins associated with tobamovirus RNA replication."EMBO Journal. 22. 344-353 (2003)
[Publications] Suga, S.: "An abundance of aquaporins in specific cells and osmotic water permeability of individual protoplasts of radish."Plant and Cell Physiology. 44. 277-286 (2003)
[Publications] Hirono, M.: "Acylspermidine derivatives isolated from a soft coral Sinularia sp.inhibits plant vacuolar H^+-pyrophosphatase"Journal of Biochemistry. 133. 811-816 (2003)
[Publications] Nakanishi, Y.: "Patch clamp analysis of H^+ pump exressed in giant yeast vacuoles"Journal of Biochemistry. 134. 615-623 (2003)
[Publications] Kamiya, T.: "Residues in internal repeats of the rice cation/H^+ exchanger are involved in the transport and selection of cations."Journal of Biological Chemistry. 279. 812-819 (2004)
[Publications] Fukuda, A.: "Effect of salt and osmotic stresses on the expression of genes for the vacuolar H^+-pyrophosphatase, H^+-ATPase subunit A and Na^+/H^+ antiporter from barley."Journal of Experimetal Botany. (In press). (2004)
[Publications] Geisler, M: "Arabidopsis immunophilin-kike TWD1 modulates vacuolar ABC transporter activity by means of protein-protein interaction."Molecular Biology of the Cell. (In press). (2004)
[Publications] 中西洋一: "液胞型H^+ポンプ"細胞工学別冊植物細胞工学. 18. 4-39 (2003)
[Publications] 三村久敏: "膜輸送システムの分子構造と機能"細胞工学別冊植物細胞工学. 18. 199-205 (2003)
[Publications] 前島正義: "膜輸送系の研究に利用される阻害剤と蛍光プローブ"細胞工学別冊植物細胞工学. 18. 224-229 (2003)
[Publications] 前島正義: "液胞と代謝-物質集積とコミュニケーション"蛋白質・核酸・酵素. 48. 2184-2191 (2003)
[Publications] 須賀しのぶ: "植物における水の輸送とアクアポリン"植物の生長調節. 38. 220-228 (2003)
[Publications] 前島正義: "ノーベル化学賞のスポットライトをあびたアクアポリン"化学と生物. 42. 41-42 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

新規H^+ポンプピロホスファターゼの構造と作動機構

Principal Investigator

前島 正義 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80181577)

Research Products

[Publications] Mimura, T.: "Rapid increase of vacuolar volume in response to salt stress."Planta. 216. 397-402 (2003)

[Publications] Hagiwara, Y.: "Subcellular localization of host and viral proteins associated with tobamovirus RNA replication."EMBO Journal. 22. 344-353 (2003)

[Publications] Suga, S.: "An abundance of aquaporins in specific cells and osmotic water permeability of individual protoplasts of radish."Plant and Cell Physiology. 44. 277-286 (2003)

[Publications] Hirono, M.: "Acylspermidine derivatives isolated from a soft coral Sinularia sp.inhibits plant vacuolar H^+-pyrophosphatase"Journal of Biochemistry. 133. 811-816 (2003)

[Publications] Nakanishi, Y.: "Patch clamp analysis of H^+ pump exressed in giant yeast vacuoles"Journal of Biochemistry. 134. 615-623 (2003)

[Publications] Kamiya, T.: "Residues in internal repeats of the rice cation/H^+ exchanger are involved in the transport and selection of cations."Journal of Biological Chemistry. 279. 812-819 (2004)

[Publications] Fukuda, A.: "Effect of salt and osmotic stresses on the expression of genes for the vacuolar H^+-pyrophosphatase, H^+-ATPase subunit A and Na^+/H^+ antiporter from barley."Journal of Experimetal Botany. (In press). (2004)

[Publications] Geisler, M: "Arabidopsis immunophilin-kike TWD1 modulates vacuolar ABC transporter activity by means of protein-protein interaction."Molecular Biology of the Cell. (In press). (2004)

[Publications] 中西 洋一: "液胞型H^+ポンプ"細胞工学別冊 植物細胞工学. 18. 4-39 (2003)

[Publications] 三村 久敏: "膜輸送システムの分子構造と機能"細胞工学別冊 植物細胞工学. 18. 199-205 (2003)

[Publications] 前島 正義: "膜輸送系の研究に利用される阻害剤と蛍光プローブ"細胞工学別冊 植物細胞工学. 18. 224-229 (2003)

[Publications] 前島 正義: "液胞と代謝-物質集積とコミュニケーション"蛋白質・核酸・酵素. 48. 2184-2191 (2003)

[Publications] 須賀しのぶ: "植物における水の輸送とアクアポリン"植物の生長調節. 38. 220-228 (2003)

[Publications] 前島正義: "ノーベル化学賞のスポットライトをあびたアクアポリン"化学と生物. 42. 41-42 (2003)

前島正義名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80181577)

[Publications] 中西洋一: "液胞型H^+ポンプ"細胞工学別冊植物細胞工学. 18. 4-39 (2003)

[Publications] 三村久敏: "膜輸送システムの分子構造と機能"細胞工学別冊植物細胞工学. 18. 199-205 (2003)

[Publications] 前島正義: "膜輸送系の研究に利用される阻害剤と蛍光プローブ"細胞工学別冊植物細胞工学. 18. 224-229 (2003)

[Publications] 前島正義: "液胞と代謝-物質集積とコミュニケーション"蛋白質・核酸・酵素. 48. 2184-2191 (2003)