2015 Fiscal Year Annual Research Report
電位依存性ホスファターゼが膜電位変化に応じて基質を変える分子機構の解明
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25860163
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| Research Institution | Osaka Medical College |
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Principal Investigator |
坂田 宗平 大阪医科大学, 医学部, 講師 (40528006)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 膜電位 / イノシトールリン脂質 / 非天然アミノ酸 / 電位依存性ホスファターゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電位依存性ホスファターゼ（VSP）は電位センサーと細胞内酵素領域で形成されており、電位依存的にイノシトールリン脂質を脱リン酸化する。VSPは種々のイノシトールリン脂質を基質に持つが、最近の我々の研究により、低い膜電位ではPI(3,4,5)P3を脱リン酸化し、高い電位ではPI(3,4)P2を選択的に脱リン酸化することが示唆された。しかしながらその分子メカニズムは、これまでのところ全く不明である。本研究では脱リン酸化活性に直接関わっている酵素領域に非天然アミノ酸（Anap）を利用して蛍光ラベルを導入することで、膜電位と酵素領域の構造変化の関連を調べた。酵素領域はホスファターゼドメインとC2ドメインから形成されているが、そのどちらに蛍光ラベルを導入した場合でも電位依存的な蛍光輝度の変化が観察できた。このことはいずれのドメインも電位依存的に構造が変化していることを示している。またC2ドメインに存在するCα2 loopと呼ばれる部分を蛍光ラベルしたところ、低い電位では蛍光シグナルが減少したにも関わらず高い電位では逆に増加した。シグナルの逆転が起こる膜電位は、我々が先行研究で明らかにした基質選択性が替わる膜電位とほぼ一致した。このことからCα2 loopが基質選択性に深く関与していると考えられる。さらに高い電位のシグナルの時間変化を解析したところ、速い蛍光輝度の増加のあとに、遅い蛍光輝度の減少が見られた。これは基質が酵素の活性中心に結合した後、実際に脱リン酸化活性を発揮する際の構造変化を反映しているものと考えられる。つまりCα2 loopは基質選択性とともに脱リン酸化活性にも深く関与していることが分かった。本研究はこれまでほとんど注目されていなかったCα2 loopの重要性を見出したという点で、大変意義のある研究であったと考えている。
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