Structural study of biological membranes by Cryo-EM

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03216
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Nishizawa Tomohiro 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (80599077)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: クライオ電子顕微鏡 / 膜タンパク質 / 輸送体

Outline of Final Research Achievements

Membrane transporters play many essential roles in biological activities, including humans, by transporting various substrates across lipid membranes. In this study, we investigated the molecular mechanisms of several membrane transporters by using cryo-EM. In particular, for the polyamine transporter ATP13A2, which belongs to the P-type transporter family, we revealed the structures of multiple intermediates in the transport cycle, which highlighted its unique mechanism of the N-terminal domain that stabilizes a specific conformation of ATP13A2 and facilitates transport cycle.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ATP13A2はリソソームではたらくポリアミン輸送体であり、細胞外からのポリアミン取り込み経路において重要な役割を持つ。ATP13A2はパーキンソン病の原因遺伝子としても同定されており、これは老化にともなって細胞内のポリアミン合成が減少すると、ATP13A2のはたらきが相対的に重要になるためであると考えられている。今回の研究から、ATP13A2はNTDと呼ばれる独自のドメインが脂質と相互作用して、特定のコンフォメーションを安定化することで、輸送活性を制御していることが示された。これらの成果は、将来的には、ATP13A2を標的とした、新たなパーキンソン病の治療薬の開発などへつながる可能性がある。