2006 Fiscal Year Annual Research Report
小胞体およびゴルジ装置のカチオンポンプ作動機構とその破綻による病態
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18370058
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
鈴木 裕 旭川医科大学, 医学部, 教授 (50183421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大保 貴嗣 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (90207267)
山崎 和生 旭川医科大学, 医学部, 助手 (60241428)
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| Keywords | Ca^<2+>ポンプ / 小胞体 / リン酸化中間体 / 構造アナログ / Ca^<2+> / Mn^<2+>ポンプ / ゴルジ装置 / 角化 |
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| Research Abstract |
部位特異的変異と速度論的解析を実施して、小胞体Ca^<2+>ポンプリン酸化中間体の構造異性化により会合したActuatorドメインとPhosphorylationドメインは、二つの領域(Val^<200> loop, Tyr^<122>-hydrophpbic cluster)において強いドメイン間相互作用を生じることにより、輸送部位から内腔へCa^<2+>を放出させ、アシルリン酸加水分解能を持つE2P触媒部位を形成することを明らかにした。そしてこれらのステップにおける構造変化には、Actuatorドメインと第1膜貫通ヘリックスを繋ぐリンカーが必須の機能を担うことを明らかにした。この成果によりCa^<2+>輸送におけるエネルギー共役の本質的仕組みを明らかにした。
メタルフッ素化合物を用いて小胞体Ca^<2+>ポンプ各リン酸化中間体の安定な構造アナログを開発した。そしてE2・BeF_x, E2・AlF_4^-,およびE2・MgF_4^<2->は、それぞれCa^<2+>を放出したリン酸化中間体E2Pの基底状態、加水分解遷移状態、および生成物複合体(E2・Pi)の構造アナログであることを示した。またE2P加水分解に伴ってCa^<2+>放出ゲートが閉じ、内腔Ca^<2+>の漏れ出しを防ぐ構造が獲得されることを明らかにした。さらに、輸送部位内にCa^<2+>を閉塞したE1PCa_2の構造アナログを開発した。これらの成果は、Ca^<2+>ポンプの各中間体結晶構造解析に必須の貢献をしている。
2b型小胞体Ca^<2+>ポンプの遺伝的異常によって生じるダリエー病(皮膚角化細胞の異常分化)51家系51種の遺伝子異常について、各々の変異に依存しておこるCa^<2+>ポンプ蛋白の異常の内容を明らかにし発症機序理解に貢献した。結果はまた、Ca^<2+>ポンプの構造と機能を理解するための重要な情報を与えた。
ゴルジ装置Ca^<2+>/Mn^<2+>ポンプは表皮基底層に発現・局在すること、このポンプは角化細胞を基底層に未分化状態で保ち、このポンプの発現抑制が角化細胞分化(すなわち角化して基底層から遊離)させることを明らかにした。これにより皮膚表皮角化の理解に全く新しい側面を切り開いた。
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