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2022 Fiscal Year Annual Research Report

回転分子モーターのイオン輸送メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 21H02409
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

村田 武士  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (80415322)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
KeywordsV-ATPase / 分子モーター / 構造解析 / イオン輸送 / 分子メカニズム
Outline of Annual Research Achievements

V-ATPaseは、ATPの加水分解エネルギーを回転運動に変換するV1部分と、その回転運動をH+(またはNa+)の濃度勾配エネルギーに変換するVo部分から構成される回転分子モータータンパク質/イオンポンプである。最近我々はクライオ電子顕微鏡を用いて、抗菌剤が結合した腸球菌V-ATPase全複合体の密度マップを得ることに成功した。本研究では、得られた構造・機能解析情報を統合することにより、①本酵素のNa+輸送メカニズム、②抗菌剤によるNa+輸送阻害メカニズム、③Na+輸送とH+輸送の分子メカニズムの違いを解明する。以下に本年度得られた研究成果の概要を記載する。
<1> 腸球菌V-ATPaseの構造解析---本年度は、構造モデリングと精密化を行い、抗菌剤結合したVo部分の立体構造を分解能2.2Aで決定することに成功した。
<2> 腸球菌V-ATPase変異体の機能解析と構造解析---本年度は昨年度作製した変異体について1分子回転実験を行い、細胞内からのNa+結合に関与する部位を同定した。
<3> イオン輸送メカニズムの解明---<1>で得られた電顕構造と<2>の変異体の性質と構造の違いから、①本酵素におけるNa+輸送メカニズムおよび②抗菌剤によるNa+輸送阻害メカニズムを提案した。以上をまとめた論文を投稿準備中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画に従って、得られた立体構造と機能解析情報から本酵素におけるNa+輸送メカニズムおよび抗菌剤によるNa+輸送阻害メカニズムを提案するに至ったため、順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

当初計画に従って、各種構造解析結果と機能解析結果を統合することにより、V-ATPaseにおけるNa+輸送とH+輸送のメカニズムの違いを明らかにする。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Arizona State University/University of Illinois(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Arizona State University/University of Illinois
  • [Int'l Joint Research] Medical Research Council/Imperial College London(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Medical Research Council/Imperial College London
  • [Int'l Joint Research] University de Lorraine(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      University de Lorraine
  • [Journal Article] Revealing a Hidden Intermediate of Rotatory Catalysis with X-ray Crystallography and Molecular Simulations2022

    • Author(s)
      Shekhar Mrinal、Gupta Chitrak、Suzuki Kano、Chan Chun Kit、Murata Takeshi、Singharoy Abhishek
    • Journal Title

      ACS Central Science

      Volume: 8 Pages: 915~925

    • DOI

      10.1021/acscentsci.1c01599

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 腸球菌V-ATPase阻害剤はウェルシュ菌の増殖をpH依存的に阻害する2022

    • Author(s)
      阿部 晶平、清水 康輝、金沢 達志、宮城 侑弥、清木 一生、森山 克彦、宮田 茂、村田 武士
    • Organizer
      第26回腸内細菌学会学術集会
  • [Presentation] The Off-Axis Rotor of Enterococcus hirae V-type ATPase by Volta Phase Contrast and Conventional Phase Cryo-EM2022

    • Author(s)
      Raymond N. Burton-Smith, Jun Tsunoda, Chihong Song, Hiroshi Ueno, Takeshi Murata, Ryota Iino, Kazuyoshi Murata
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Single-molecule analysis and engineering of rotary V-ATPase2022

    • Author(s)
      大友 章裕、飯田 龍也、上野 博史、村田 武士、飯野 亮太
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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