| 研究課題/領域番号 |
07458159
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機能生物化学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
二井 將光 (二井 将光) 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50012646)
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| 研究分担者 |
岡 敏彦 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (40263321)
三本木 至宏 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10222027)
表 弘志 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10273707)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
7,300千円 (直接経費: 7,300千円)
1996年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
1995年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
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| キーワード | H^+ATPase / ATP合成酵素 / バフィロマイシン / 液胞型ATPase / 脂溶性カチオン / F_O / F_1 / ATP / Fo / エネルギー共役機構 / H^+輸送路 / ATP分解 |
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| 研究概要 |
ATPを分解するエネルギーと共役してH^+を輸送する膜酵素(H^+ATPase)、およびH^+の電気化学的ポテンシャル差を駆動力としてATPを合成する膜酵素(ATP合成酵素)は、生物における最も基本的な酵素として細胞機能を支えている。これらの酵素は、共通の性質からプロトン輸送性ATPaseと総括されている。
本研究では、これらプロトン輸送性ATPaseのうちF_OF_1型ATPaseと液胞型ATPaseに注目し化学反応機構とH^+輸送の共役機構を、分子レベルで明らかにすることを究極の目的として研究を始めた。ATP合成酵素の活性中心は、主に大腸菌のATP合成酵素を研究対象として系統的な変異導入の研究から、βサブユニットのLys-155、Thr-156、Glu-181およびArg-182の残基が触媒中心を形成していることを示した。さらに、同じβサブユニットのGlu-185残基がATP合成酵素の共同性のために必須の残基であることを示した。ATP合成酵素の化学反応とH^+輸送とエネルギー共役において主要な役割を担っているのはγサブユニットであることを示した。γサブユニットのアミノ末端側ヘリックスと、カルボキシル末端側ヘリックスに存在する3つの領域が、エネルギー共役において相互作用していることが明らかになった。
ATP合成酵素のH^+輸送経路はF_Oとよばれ、a、b、cの3種のサブユニットがa1b2c10-12のように複数個づつ集合して作られている。各種の部位に特異的な抗体を作り、これを用いてaサブユニットの構造を解析した。その結果aサブユニットが膜を6回横切っており、アミノ末端とカルボキシル末端がともにF_1側を向いていることを示した。さらに精製したF_Oを、AFM(原子間力顕微鏡)により観察した。その結果、10ケのcサブユニットが集合してリング状の構造を作り、その外側にbサブユニットとaサブユニットが位置しているH^+輸送路のモデルを提出した。
各種の脂溶性カチオンのATP合成酵素、液胞型ATPaseに対する効果を調べた。Chloropromazine、Quinacrine Mustard、およびDequaliniumはいずれもATP合成酵素と液胞型ATPaseの両方を阻害した。バフィロマイシン類似物質であるコンカナマイシンが液胞型ATPaseを阻害すること、この阻害によってMHCclassII分子による抗原の提示が阻害されることを示した。
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