2019 Fiscal Year Annual Research Report
Energy coupling in Sarcoplasmic Reticulum Ca pump; mechanism of transmitting structural changes between catalytic and transport sites
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17K07297
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
大保 貴嗣 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (90207267)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | カルシウムポンプ / P型ATPase / 筋小胞体 / ヘリックス / リン酸化中間体 / 部位特異的変異 / gate / 共役 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Caポンプの輸送サイクルでは、リン酸化中間体（EP）の形成、異性化と加水分解を経由する。EPの異性化（E1PCa2 → E2P + 2Ca2+）では、細胞質領域のA（アクチュエーター）ドメインが大きく回転してP（リン酸化）ドメインと結合する。すると構造変化が膜ドメインの輸送部位に伝わり、閉塞されていたCaが内腔へ放出される。ヘリックスM2は細胞質に露出したM2cと膜貫通のM2mに区別できる。筆者は、その連結部位のG105をAla置換するとATPase活性/Ca輸送を脱共役させることを報告した。今回エネルギー共役におけるM2mの役割を調べる目的で、M2mにGly置換、および”G105A+ M2mのGly置換”のダブル置換を導入し機能解析を行った。
Gly置換体のATPase活性はV89G以外では大きく低下しなかった。 ATPase活性/Ca輸送の共役は、Gly置換体ではV89G、V93G以外のGly置換体で強く阻害された。EP-decayはV93Gで強く促進された。ダブル置換体ではG105A/V93Gのみ、G105Aの脱共役、およびEP-decay阻害から救済された。
V93Gが共役を保ったままEP-decayを強く促進した結果は、この変異がM2mの構造やM2-M6間の相互作用を変化させてEP異性化、および内腔へのCa放出を促進させたことを示す。これに一致して結晶構造ではE1PCa2でV93がM6と疎水的相互作用し、E2Pで離脱する。野生型ではEP異性化でM2が折れ曲がり、M2mに構造変化が伝達されCa放出が起こる。G105A/V93Gは、この折れ曲がりをバイパスして、Ca-gate開口の構造が変化することが出来ると予想される。以上より、細胞質Aドメインの大きな動きにより駆動されるV93周辺の構造変化が、Ca-gate開口とCa放出に重要なswitchであると考えられる。
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[Presentation] Long-lasting Functional and Structural Damages on the Inner Ear Cells Induced by P-type Ca2+-ATPase Mutations2020
Author(s)
Osamu Minowa, Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Hiroshi Suzuki, Toshihiko Shiroishi, Atsushi Yoshiki, Tetsuo Noda, Nagomi Kurebayashi, Takashi Murayama, Kazusaku Kamiya, Yasushi Okazaki, Katsuhisa Ikeda
Organizer
ARO (Association for Research in Otolaryngology) 43rd Annual MidWinter Meeting
Int'l Joint Research
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