Na^+/K^+トランスポーターの原核生物と植物における生理的機能と塩感受性

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13660088
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 魚住 信之 名古屋大学, 生物分子応答研究センター, 助教授 (40223515)
• Keywords: AtHKT1 / K^+チャネル / イオン選択性 / 膜貫通 / Na^+ / H^+ antiporter / Na^+ / K^+ / 小胞体膜

Research Abstract

1)AtHKT1(HKT1 family)の膜貫通構造を大腸菌発現系、動物細胞を用いたN型糖鎖付加導入法、抗体認識部位の導入により解析した。この結果、4 x Membrane-Pore-Membraneの8回膜貫通構造を形成すことが明らかになった。既に他のグループから報告されている10回膜貫通構造を否定することとなった。
2)AtHKT1(HKT1 family)と同様のMembrane-Pore-Membraneを形成してイオン透過孔を形成しているK^+チャネル(KAT1)の小胞体膜に挿入される素過程を明らかにした。親水性膜貫通領域はpost-translationalに小胞体膜に挿入されることを示した。
3)Na^+/K^+のイオン選択性の比(度合い)が異なるAtHKT1とwHKT1の融合蛋白質を作成し、イオン選択に関与するアミノ酸を決定した。このアミノ酸はPore中に存在するのでアミノ酸置換を行った変異蛋白質を作成後、Na^+/K^+選択性をK^+取り込み欠損およびNa^+感受性変異酵母を宿主とする発現系、アフリカツメガエル卵母細胞の発現系で解析した。この結果、Pore中のGly-Leu配列がK^+選択性に重要であることを明らかにした。
4)AtHKT1プロモーター下流にβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を連結して発現させたArabidopsisを作成した。
5)植物にも存在する細菌Na^+/H^+ antiporterの膜貫通領域に存在するAspはH^+の透過には関与するがNa^+の透過には関与しないことを示した。

Research Products

• [Publications] Sato et al.: "Integration of Shaker-type K^+ channel, KAT1 into the endoplasmic reticulum membrane : Synergistic insertion of voltage sensing segments, S3-S4 and independent insertion of pore-forming segments, S5-P-S6"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 60-65 (2002)
• [Publications] Kato et al.: "Evidence in support of four transmembrane-pore-transmembrane topology model for the Arabidopsis thaliana Na^+/K^+ translocating AtHKT1 protein, a member of the superfamily of K^+ transporters"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98. 6488-6493 (2001)
• [Publications] Nakamura et al.: "Residue aspartate-147 from the third transmembrane region of Na^+/H^+ antiporter NhaB of Vibrio aliginolyticus plays a role in its activity"J. Bacteriol.. 183. 5762-5767 (2001)
• [Publications] Uozumi et al.: "E. coli as an expression system for K^+ transport systems from plants"Am. J.Physiol. 281. C733-C739 (2001)
• [Publications] 魚住 信之: "化学と生物(植物のK^+チャネル・K^+トランスポーターはどこまでわかったか)"5 (2001)