Structural physiology of the gastric proton pump

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03653
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Abe Kazuhiro 名古屋大学, 細胞生理学研究センター, 准教授 (60596188)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 機能生物化学 / 膜タンパク質 / P型ATPase / 胃プロトンポンプ

Outline of Final Research Achievements

We determined high-resolution structures of the gastric proton pump, which provide molecular basis of how this pump acidify our gastric juice down to pH 1 (Abe et al., 2018, Nature). We also determined K+-bound form of the proton pump to show unequivocally its transport stoichiometry (Yamamoto et al., 2019, eLife).
We further determined crystal and cryoEM structures of phospholipid flippase, and revealed its molecular mechanisms.

Free Research Field

機能生物化学　構造生物角

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

少なくともヒトの組織において最大のイオン濃度勾配を作り出すことのできる胃プロトンポンプの最も重要なメカニズム『どのようにしてpH1もの強酸（胃酸）に対してH+を輸送することができるのかが明らかになった。
不快な胸焼けを伴う胃炎は、胃の中が強い酸性の為に引き起こされる。胃プロトンポンプの高分解能構造は、現在臨床利用される胃酸抑制剤の改良や、新たな作用機序をもった薬剤の論理的設計に資する。
脂質フリッパーゼの構造解析によって、イオンポンプと近縁のタンパク質でありながら、どのようにイオンと比して巨大な基質（リン脂質）を輸送できるのか、その分子メカニズムを明らかにした。