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2010 Fiscal Year Annual Research Report

ATP合成酵素のプロトンモーターの結晶構造解析

Research Project

Project/Area Number 19770103
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

三留 規誉  宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 講師 (90431981)

KeywordsATP合成酵素 / 構造解析 / 分子モーター / プロトンポンプ
Research Abstract

ATP合成酵素がプロトンの輸送により回転する機構を理解するためには、プロトンチャネルを形成するF_oaとプロトンを結合して回転するc_<10>-リングの複合体の構造と相互作用を明らかにする必要がある。この複合体は精製や結晶化の際に解離しやすいという問題がある。それを解決するために、好熱菌BacillsPS3を用いて、F_oaとc_<10>-リングを一本のポリペプチドとして融合した(c_<10>-a)F_oF_1と(c_<10>-a)F_oを調製した。aサブユニットにはすべての生物種のATP合成酵素で保存されたアルギニン残基(aArg169)がaサブユニットとcサブユニットの境界にあり、c_<10>リングの回転制御に重要だと考えられている。実際、aArg169をGlu,Ala,Val,Ile,Lys,Phe,Trpに置換した変異酵素は、ATP合成活性、ATP駆動のH^+輸送活性は完全になくなり、c_<10>リングが回転しないことが示唆された。しかし、これらのaArg169変異酵素のうち、R169E、R169AおよびR169V変異酵素はH^+を透過することがわかった。このH^+の透過はcE56Q変異により完全に防がれた。c_<10>リングの回転を制御するために10個のcサブユニットとaサブユニットを一本のポリペプチドとして融合した回転のできないc_<10>-a融合ATP合成酵素を利用した。このc_<10>-a融合ATP合成酵素はc_<10>とaを結ぶリンカーを切断すると活性を持つことから、本来の構造を模倣している。分析した結果、c_<10>-a融合ATP合成酵素はH^+を透過しないが、aArg169をAlaに置換したc_<10>-a融合ATP合成酵素はH^+を透過することが判明した。このことから、aArg169はc_<10>リングの回転を介さない短絡的なH^+の透過を防ぎ、H^+の流れをc_<10>リングの回転に連動させる役割があることが明らかとなった。(Biochemical Journal 2010 Mitome et.al.)

  • Research Products

    (5 results)

All 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Essential arginine residue of the F_0-a subunit in F_0F_1-ATP synthase has a role to prevent the proton shortcut without c-ring rotation in the F_0 proton channel.2010

    • Author(s)
      三留規誉、小野桜子、佐藤宏樹, 鈴木俊治、曽根のぶひと, 吉田賢右
    • Journal Title

      Biochemical Journal

      Volume: 430 Pages: 171-177

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biochemical study of ATP synthase using fusion protein technique2010

    • Author(s)
      三留規誉
    • Journal Title

      第40回日韓技術士会議会誌

      Pages: 78-81

  • [Journal Article] Aqueous access channels in subunit a of sodium transporting F_0F_1-ATP synthase.2010

    • Author(s)
      佐藤宏樹、三留規誉、鈴木俊治、吉田賢右
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics

      Volume: 1797 suppl.1 Pages: 37

  • [Presentation] Aqueous access channels in subunit a of sodium transporting F_0F_1-ATP synthase.2010

    • Author(s)
      佐藤宏樹、三留規誉、鈴木俊治、吉田賢右
    • Organizer
      16th European Bioenergetics Conference-
    • Place of Presentation
      Warsaw,ワルシャワ大学
    • Year and Date
      20100717-20100722
  • [Presentation] Biochemical study of ATP synthase using fusion protein technique2010

    • Author(s)
      三留規誉
    • Organizer
      第40回 日韓技術士会議
    • Place of Presentation
      下関 海峡メッセ
    • Year and Date
      2010-10-17

URL: 

Published: 2012-07-19  

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