2013 Fiscal Year Annual Research Report
プロトン濃度勾配維持に関連する膜タンパク質の電子線結晶学を用いた構造機能解析
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22770147
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
谷 一寿 名古屋大学, 細胞生理学研究センター, 特任准教授 (20541204)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 高分解能電子顕微鏡解析 / 電子線結晶学 / 二次元結晶 / アクアポリン / aquaporin-4 / H+,K+-ATPase / 膜タンパク質 / 構造生物学 |
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| Research Abstract |
本研究では電子線結晶学のための構造解析方法を開発し、膜タンパク質である水チャネル(aquaporin-4;AQP4)及び胃プロトンポンプ(H+,K+-ATPase)の立体構造を生体内に近い脂質二重膜内に存在する状態で観察したうえで、それぞれの立体構造と機能の相関を解析し、生理的条件下でのプロトン濃度勾配維持を分子レベルで理解することに取り組んだ。
１）プロトンの移動を伴わない水チャネルの水透過機構：阻害剤（水銀など）と水チャネルAQP4との結晶化を進め、極低温電子顕微鏡を用いてデータ収集および解析を行うことで、水を透過しない状態のAQP4の立体構造を６Å分解能で決定することができた。
２）H+,K+-ATPaseのプロトン輸送：リン酸化アナログの１つであるAlFxあるいはMgFxと胃酸抑制剤であるSCH-28080との共結晶を８Å分解能で構造解析できたことで、抑制剤によってルーメン側通路を強制的に開口させた状態ではあるものの、E2状態における脱リン酸化反応の遷移に伴うコンフォメーション変化を確認することができた。
その他に、電子線結晶学による立体構造解析システム開発も順調に進めることができた。新しく開発したソフトウェアを使用することで、データ収集を含めて最短３ヶ月程度で８Å分解能の立体構造を得ることも可能であり、この迅速な操作性のおかげで、バクテリア由来Ｖ型ATPase、牛ミトコンドリア由来complex I、ミドリムシの細胞膜に多く存在するIP39、バクテリア由来Naチャネル等と多くの膜タンパク質の立体構造をこれまでに比べて短い時間で決定することができるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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