2004 Fiscal Year Annual Research Report
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14GS0308
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉田 有治 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 講師 (80311190)
津田 岳夫 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助手 (10345233)
木寺 詔紀 横浜市立大学, 大学院・総合理学研究科, 教授 (00186280)
鈴木 裕 旭川医科大学, 医学部, 教授 (50183421)
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| Keywords | 生物物理 / 能動輸送 / 膜蛋白質 / イオンポンプ / X線結晶解析 / ATPase |
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| Research Abstract |
本研究の第一の目標は筋小胞体カルシウムATPaseのすべての構造をX線構造解析により決定することである。 E1・ATP, E1P・ADP,状態に関し、ATPの類似物であるAMPPCPと燐酸の類似物であるAlF_Xを用いた結晶構造解析を完成させ、カルシウムが膜内結合部位に閉塞されるメカニズムを明らかにすることができた。この結果はNature発表した。さらに、E2・Pi状態の構造を燐酸の類似物であるMg(F_4)^<2->を用いて2.3Åという高い分解能決定し、これによって、カルシウムATPase反応サイクルの4つの基本状態すべての構造を明らかにすることに成功した。また、E1P・ADP状態、E2状態と比較することで、ゲートの開閉機構、ATPの役割、燐酸化の役割といった本質的問題に答えることができた。この結果もNatureに発表した。さらに、膜貫通ヘリックスに結合する2つの阻害剤を組み合わせることで、E2状態の分解能を飛躍的に向上させることに成功した。本研究の第二の目標は分子動力学計算による構造変化の理解である。まず、最新の原子構造を使ってpKa計算を精密に行うことによって、水素原子を明示的に含む形で原子模型を構築した。プロトン化がくずれると何が起こるかを分子動力学シミュレーションで調べた。この結果、E1・2Ca^<2+>状態での各プロトン化の意味が明らかになり、さらに、改良したE2状態のモデルに同様の計算を適用することにより、カルシウム結合部位のプロトン化状態の詳細を調べた。これによってプロトンの対抗輸送の意味が明らかになった。この結果は現在、2つの論文として投稿中である。
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