2019 Fiscal Year Annual Research Report
液胞型 ATPase の全体構造決定を突破口とした回転プロトン輸送機構の解明
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17H03648
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
横山 謙 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (70271377)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光岡 薫 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 教授 (60301230)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | クライオ電子顕微鏡 / 生体エネルギー変換 / ATP合成 / V-ATPase / 分子モーター / 構造生物学 / 原子モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
-ATPase は、真核生物の酸性小胞（リソゾーム、エンドソームなど）に存在するATP駆動性のプロトンポンプであり、小胞内の酸性化を通して、タンパク質の品 質管理や物質代謝を担っている。ATP合成酵素FoF1 と同様の回転触媒機構で ATPのエネルギーを回転力に変えてプロトンを輸送する。我々は、V-ATPase の機能を 明らかにするために、全体構造の構造決定を試みてきた。結晶構造解析による全体構造の決定はいまだ達成されていないが、回転運動に由来する構造多形により 分解能が上がらないことが考えられる。そこで構造多形を持つタンパク質の構造解析にも対応できるクライオ電顕による単粒子解析を試みた。試料調製、クライ オグリッドの調製条件を検討した結果、比較的良好なクライオ電子顕微鏡画像を撮影することができた。ここから画像解析ソフトRELIONにより、単粒子画像を抽 出し、２次元クラス分けによる画像選別を経て、３次元クラス分けを行った。クラス数を１２以上にした結果、回転状態に対応した３つの構造が得られた。精密 化を進めることで部分的にはアミノ酸側鎖をおける分解能の構造を得た。この構造を解析することにより、プロトンの透過経路や回転に伴う外周部分の動きを明 らかにすることができた。この成果は、2018 の Nature Communications に掲載された。さらに分解能を上げるために粒子数を増やしてクラス分けしたところ、 もっとも数の多い単粒子からなるクラスの構造から、サブクラスに相当する構造を得ることができた。膜内在の Vo部分については、V1 に対する相対的な動きから、その分解能が原子モデル構築には十分でなかった。そこで、 Vo 部分だけを単離し、クライオ電顕で単粒子解析を試みた。その結果、原子モデルを構築できる分解の密度マップを得ることができた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
研究室紹介、研究概要、論文業績等が掲載されています。
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