2021 Fiscal Year Annual Research Report
Structural biology of active transport and its regulation by P-type ATPases
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19H00975
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
豊島 近 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任教授 (70172210)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
椛島 佳樹 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任助教 (00580573)
金井 隆太 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任助教 (50598472)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 構造生物学 / イオンポンプ / カルシウムポンプ / ナトリウムポンプ / 膜蛋白質 / 能動輸送 / 結晶解析 / クライオ電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオンポンプの能動輸送機構の構造的解明を目指しカルシウムポンプ（SERCA）とナトリウムポンプ（NKA）のX線結晶解析と新たにクライオ電子顕微鏡法による構造生物学研究を行った。SERCAに関しては（a）2つのCa2+結合サイトの段階的形成過程の解明と、（b）Ca2+がE2状態で直接結合したときに得られる構造を決定した。（a）に関しては、生化学的にわかっていたMg2+やK+による活性化がどこに効くかを解明することができた。（b）に関しては、AドメインやM1へリックスの予想外の挙動が観察され、それぞれの役割に関する新しい知見が得られた。NKAに関しては、クライオ電顕の導入に成功し、CTS結合状態の結晶構造との比較を行うとともに、良い結晶が得られなかったE2・2K+状態、さらにATPを結合させた状態の構造決定に成功し、その結果を出版した。特に、新世代の強心剤として注目されているistaroximeに関しては、電顕構造と結晶構造ではNKAに結合様式が反転していることが判明し、強力海産毒物palytoxinの結合様式に対する重要な示唆が得られた。また、E2・2K+状態の構造はSERCAの対応する状態（E2・nH+）の構造とは相当に異なっており、E2状態の本質とは何であるかに関し、重要な知見が得られた。以上の結果は、脂質二重膜と構造変化との関連をNKAでも追求すべきことを示しているが、クライオ電顕では燐脂質頭部の解像がほぼ不可能であることが判明したので、X線コントラスト変調法を用いることとし、データ収集を集中して行った。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] The tertiary structure of the human Xkr8-Basigin complex that scrambles phospholipids at plasma membranes2021
Author(s)
Takaharu Sakuragi, Ryuta Kanai, Akihisa Tsutsumi, Hirotaka Narita, Eriko Onishi, Kohei Nishino, Takuya Miyazaki, Takeshi Baba, Hidetaka Kosako, Atsushi Nakagawa, Masahide Kikkawa, Chikashi Toyoshima, Shigekazu Nagata
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Journal Title
Nature Structural & Molecular Biology
Volume: 28
Pages: 825-834
DOI
Peer Reviewed / Open Access
