Kチャネル・Kトランスポーターの調節機構の解析

• Project/Area Number: 08F08103
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 魚住 信之 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ZULKIFLI Lalu 東北大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2009: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2008: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: Kトランスポーター / Kチャネル / Synechocystis / Ktr ABE / Na / KAT1 / リン酸化 / 膜輸送 / Ktr / イオンチャネル / カリウム / 酸性アミノ酸 / ラン藻

Research Abstract

1ラン藻Synechocystis PCC 6803のKtr系はNaによってKの輸送が飛躍的に促進されることわかっているがその原因は不明である。Ktr系の細胞外に面する10か所の負電荷アミノ酸に標的を絞り、置換体を作成した。このプラスミドを大腸菌K輸送系遺伝子変異株に発現させて陽イオン輸送活性を測定したところ、Kの輸送活性が変化したものが現れたが、Naの活性化に関与するアミノ酸は絞り込めなかった。分子モデル作成の専門家による構造モデル情報とを照らし合わせて、細胞外にある本アミノ酸の塩橋の有無を推定した。
2Ktr系は輸送体本体のKtrBとサブユニットのKrAとKtrEで構成されている。KtrAのKtrEが膜内にあるのかを調べることを目的に、膜と相互作用の有無、サブユニット同士の相互作用の有無について、免疫沈降法を用いる実験やKtrAとKtrEの疎水性領域にアミノ酸置換を導入したタンパク質と生体膜との分離測定を行うことで生体膜に局在していることを明らかにした。KtrAおよびKtrEが発現しない場合でも小さいものの有為なK輸送活性はあるがNa輸送活性は検出できなかった。KtrAとKtrEの輸送活性への寄与が明らかとなった。
3ラン藻のNa/HアンチポーターもNa耐性0に寄与するが、その耐性はKのチラコイド膜への取り込みとカップルしていることが示唆された。
4植物シロイヌナズナのK取り込み系KチャネルのKAT1の調節機構を調べた。細胞内にある領域がリン酸化を受けることによって、活性が抑制されることが分かった。
5KAT1とAKT2はともに酵母の原形質膜に移行するにもかかわらず、KAT1はK輸送活性を有し、AKT2のK輸送活性は検出できない。この活性の差を指標として、KAT1とAKT2のキメラチャネルを用いて輸送発現に必要な領域を同定し、KAT1の輸送活性化に関与する領域は膜領域にあることが明らかとなってきた。

Research Products

• [Journal Article] Modulation of the Arabidopsis KATI channel by an activator of protein kinase C in Xenopus laevis oocytes (2010)
  • Author(s): Sato, A., Gambale, F., Dreyer, I., Uozumi, N.
  • Journal Title: FEBS J. (未定)(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Threonine at position 306 of the KATI potassium channel is essential for channel activity and is a target site for ABA-activated SnRK2/OSTI/SnRK2.6 protein kinasc (2009)
  • Author(s): Sato, A., Sato, Y., Fukao, Y., Fujiwara, M., Umezawa, T., Shinozaki, K., Hibi, T., Taniguchi, M., Miyake, H., Goto, D.B., Uozumi, N.
  • Journal Title: Biochem.J. 73 Pages: 439-448
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of the Na^+/H^- antiporter NhaS3 from the thylakoid membrane of Synechocystis sp.PCC 6803 (2009)
  • Author(s): Tsunekawa, k., Shijuku, T., Hayashimoto, M., Kuroda. T., Onai, K., Mirishita, M., Ishiura, M., Kuroda. T., Nakamura, T., Kobayashi, H., sato, M., Toyooka, K., Matsuoka, K., Omata, T., Uozumi, N.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 16513-16521
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrophysiological property of NtTPK1 expressed in yeast tonoplast (2008)
  • Author(s): Hamamoto, S., et. al
  • Journal Title: Biosci. Biotech. Biochem. 72 Pages: 2785-2787
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Study on the regulation mechanism of Na-dependent K transporter Ktr system from Synechocystis. (2009)
  • Author(s): Lalu Zulkifli, 魚住信之
  • Organizer: 第61回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋市
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] KAT1のリン酸化によるK+輸送活性調節 (2009)
  • Author(s): 佐藤愛子, 他
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] マイクロ流路を用いたラン藻の高浸透圧ストレスに対する適応機構のリアルタイム観察 (2009)
  • Author(s): 四十九俊彰, 他
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-03-21
• [Remarks]
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~biophy/paper.html