2004 Fiscal Year Annual Research Report
生物ナノ・モーター・プロトンポンプATPaseの作動機構
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13142204
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| Research Institution | Microbial Chemistry Research Foundation |
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Principal Investigator |
二井 將光 (財)微生物化学研究会, 微生物化学研究センター・二井特別研究室, 特別研究員 (50012646)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
孫 戈虹 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (00314427)
高澤 伸 東北大学, 医科学系研究科, 助教授 (50187944)
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| Keywords | ATP / F-ATPase / V-ATPase / リソソーム / ナノマシーン / ナノモーター |
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| Research Abstract |
研究代表者らは生物ナノモーターであるプロトンポンプF-ATPaseとV-ATPaseの作動機構に注目して研究を進めてきた。F-ATPaseは生体に於いてエネルギー通貨であるATPを合成しており、V-ATPaseはATPの加水分解との共役によってプロトンを輸送し、シナプス小胞、リソソーム、エンドソーム等のオルガネラの内腔を酸性にしている。いずれも反応に伴ってサブユニットの回転するナノモーターと定義できるプロトンを輸送するポンプである。本研究ではF-ATPaseが膜内在という本来の局在場所でナノモーターとして作動していること、プロトン輸送路との共役が回転に必要であること等を明らかにした。またV-ATPaseもF-ATPaseとほぼ同様の回転機構によってプロトンを輸送していることを解明した。さらに、金コロイド粒子をF-ATPaseおよびV-ATPaseに結合させ、詳しく回転機構を解析する実験系を確立した。
これらのタンパク分子のレベルからの研究と同時にナノモーターの生理学/細胞生物学的な研究を進めた。成果として膵臓のβ細胞からインスリンが分泌する為には分泌顆粒の内部がV-ATPaseによって酸性pHとなることが必須であることを証明した。また、マウスのV-ATPaseを個体発生の時期と組織に特異的に欠失させる為の組換えプラスミドを迅速に調製する新しい手法を確立した。
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