2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the molecular valve in the transporter to determine the direction of the transporter cycle
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26460044
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
宮内 正二 東邦大学, 薬学部, 教授 (30202352)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊川 峰志 北海道大学, 先端生命科学研究院, 講師 (20281842)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トランスポーター / 分子弁 / 輸送サイクル / 基質認識機構 / 水素結合ネットワーク / モジュレーター / 起電性輸送担体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、様々な起電性輸送担体をモデルトランスポーターとして用い、輸送サイクルにおける分子弁の機能解明を目指して研究を行ったものである。ヒトH+/オリゴペプチド共輸送担体 (PEPT) における、第二膜貫通領域 (TDM2) に存在する輸送活性中心His57は、水素結合ネットワークを介してアミノ酸残基Ser302と相互作用する。この水素結合が基質輸送の方向性を決定する分子弁として働いていることを明らかにした。更に、この分子弁が基質輸送にどの様に関わるか、PEPT大量発現細胞HeLa細胞から膜ベシクルを調製し、等温滴定型熱量計を用いて熱力学的に検討をおこなったが、信頼性のある熱量変化を測定することができなかった。そこで、多量に得ることができるブタ腎臓から尿細管ベシクルを調製し、PEPTと基質との相互作用、水素イオンとの相互作用を検討できる系を確立した。現在、基質および水素イオン結合による構造変化に伴う熱の出入りを測定している。
一方、Na+/モノカルボン酸共輸送担体 (SMCT) の輸送分子機構解明を目的として、様々な基質の基質輸送―構造活性相関 (QSAR) を行った。その結果、SMCTはモノカルボン酸のみならず、アミノ基等を有する双性イオン化合物である、アミノ酸誘導体も認識し輸送する能力を有していることが明らかとなった。更に、速度論的解析により、そのアミノ酸誘導体は、駆動力であるNa+の結合部位近傍に結合することが推定された。バクテリアにおける類似輸送担体の結晶構造に基づいて、ホモロジーモデリングにより推定構造を求めることに成功した。これを用いて、様々な基質およびNa+結合部位とのドッキングシミュレーションにより、結合ポケットの候補を見出した。現在、アミノ酸誘導体存在下でSMCTがNa+チャネルとして振る舞う詳細な機構および分子弁の役割を解明中である。
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[Journal Article] X-ray Crystallographic Structure of Thermophilic Rhodopsin: Implications for High Thermal Stability and Optogenetic Function2016
Author(s)
Tsukamoto T, Mizutani K, Hasegawa T, Takahashi M, Honda N, Hashimoto N, Shimono K, Yamashita K, Yamamoto M, Miyauchi S, Takagi S,Hayashi S, Murata T, Sudo Y
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Journal Title
J Biol Chem
Volume: 291
Pages: 12223-12232
DOI
Peer Reviewed
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