ナノディスクに組み込んだカルシウムポンプを用いた脂質タンパク相互作用の解析

• 研究課題/領域番号: 15K06988
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 山崎 和生 旭川医科大学, 医学部, 講師 (60241428)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: カルシウムポンプ / タンパク-脂質相互作用 / ナノディスク / 静電的相互作用 / リン脂質 / 膜タンパク質 / 表面電荷 / 生体エネルギー変換 / タンパク質-脂質連関 / イオン輸送 / 膜タンパク

研究成果の概要

膜タンパク質である筋小胞体Ca2+-ATPaseの機能が周りの脂質環境にどのような影響を受けるか評価するため、Ca2+-ATPaseを直径10nm程度の小さな脂質2重膜であるナノディスクに組み込んだ標品（CND）を作成した。作成した標品を用いた解析により、Ca2+-ATPaseは周りの脂質環境との間の立体的及び静電的な相互作用によって、様々な影響を受けることを定量的に示すことができた。また、Ca2+-ATPaseの機能に膜の表面電荷自体の影響があることを示唆する結果が得られた。これは他の膜タンパクの機能、あるいはその制御について理解する上で非常に重大な知見である。

研究成果

• [雑誌論文] Nanodisc-based kinetic assays reveal distinct effects of phospholipid headgroups on the phosphoenzyme transition of sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki K, Daiho T, Danko S, Yasuda S, Suzuki H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 292 号: 49 ページ: 20218-20227
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.816702
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane Perturbation of ADP-insensitive Phosphoenzyme of Ca2+-ATPase Modifies Gathering of Transmembrane Helix M2 with Cytoplasmic Domains and Luminal Gating (2017)
  • 著者名/発表者名: Stefania Danko, Kazuo Yamasaki1, Takashi Daiho1, and Hiroshi Suzuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/srep41172
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Glycine 105 as Pivot for a Critical Knee-like Joint between Cytoplasmic and Transmembrane Segments of Second Transmembrane Helix in Ca2+-ATPase (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Daiho1, Kazuo Yamasaki, Stefania Danko, and Hiroshi Suzuki
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 291 号: 47 ページ: 24688-24701
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.759704
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Assembly of a Tyr122 Hydrophobic Cluster in Sarcoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase Synchronizes Ca2+ Affinity Reduction and Release with Phosphoenzyme Isomerization (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki K., Daiho T., Danko S., and Suzuki H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 290 号: 46 ページ: 27868-27879
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.693770
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Effects of phospholipid's head groups on the properties of sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase embedded in nanodisc (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yamasaki, T. Daiho, S. Danko, S. Yasuda and H. Suzuki
  • 学会等名: The 15th Inthernational Conference on Na,K-ATPase and Related Transport ATPases
  • 国際学会
• [学会発表] Glycine 105 as Pivot for a Critical Knee-like Joint between Cytoplasmic and Transmembrane Segments of the Second Transmembrane Helix in Ca2+-ATPase (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Stefania Danko and Hiroshi Suzuki
  • 学会等名: The 15th Inthernational Conference on Na,K-ATPase and Related Transport ATPases
  • 国際学会
• [学会発表] Membrane Perturbation of ADP-insensitive Phosphoenzyme of Ca2+-ATPase Modifies Gathering of Transmembrane Helix M2 with Cytoplasmic Domains and Luminal Gating (2017)
  • 著者名/発表者名: S. DankoK. Yamasaki, T. Daiho, S. Yasuda and H. Suzuki
  • 学会等名: The 15th Inthernational Conference on Na,K-ATPase and Related Transport ATPases
  • 国際学会
• [学会発表] 筋小胞体カルシウムポンプ活性に対する脂質ヘッドグループ及び膜表面電荷の影響の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生、 大保貴嗣、 Danko Stefania、安田 哲、 鈴木裕
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第43回討論会
• [学会発表] 筋小胞体カルシウムポンプの反応に及ぼす界面活性剤の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣、山崎 和生、Danko Stefania、安田 哲、鈴木 裕
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第43回討論会
• [学会発表] フリッパーゼの反応機構解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安田 哲、山崎和生、 大保貴嗣、高津 宏之、申 惠媛、 Danko Stefania、 鈴木裕
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第43回討論会
• [学会発表] ナノディスクに組み込んだ筋小胞体Ca2+-ATPaseの活性に対する膜表面電荷の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生、 大保貴嗣、 Danko Stefania、安田 哲、 鈴木裕
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [学会発表] 筋小胞体カルシウムポンプの活性に対する界面活性剤の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣、山崎 和生、Danko Stefania、安田 哲、鈴木 裕
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [学会発表] フリッパーゼの生化学的反応機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安田 哲、山崎和生、 大保貴嗣、高津 宏之、申 惠媛、 Danko Stefania、 鈴木裕
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [学会発表] Caポンプのエネルギー共役；M2-helix膜貫通部分（M2m）と細胞質部分（M2c）をつなぐGly105の柔軟性の機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣、山崎和生、Stefania Danko、鈴木 裕
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第42回討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会発表] 脂質ヘッドグループが筋小胞体カルシウムポンプ活性に及ぼす影響―ナノディスク組み込み標品を用いて― (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生、大保貴嗣、Danko Stefania、鈴木裕
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第42回討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会発表] Membrane Perturbation of ADP-insensitive Phosphoenzyme of Ca2+-ATPase Modifies Gathering of Transmembrane Helix M2 with Cytoplasmic Domains and Luminal Gating (2016)
  • 著者名/発表者名: Stefania Danko, Kazuo Yamasaki, Takashi Daiho, and Hiroshi Suzuki
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第42回討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会発表] ナノディスクに組み込んだ標品を用いた筋小胞体Ca2+-ATPaseのEP転換ステップに及ぼす脂質組成及びA23187の影響の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生、大保貴嗣、Danko Stefania、鈴木裕
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプM2ヘリックスの膜貫通部分と細胞質部分の連結領域：エネルギー共役における役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣、山崎和生、Stefania Danko、鈴木 裕
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] ナノディスクへ組み込んだ筋小胞体カルシウムポンプを用いたタンパク質―脂質相互作用の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎 和生
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第41回討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-12-22
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプのエネルギー共役におけるM2 ヘリックス膜貫通部分（M2m）と細胞質部分（M2cyt）の連結領域の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第41回討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-12-22
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプのエネルギー共役におけるM2ヘリックス膜貫通部分（M2m）と細胞質部分（M2cyt）の連結領域の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣
  • 学会等名: 第88回日本生化学会第38回日本分子生物学会合同年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+-ATPaseのEP転換ステップにおけるTyr122-Hydorophobic clusterの集合過程とエネルギー共役 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎 和生
  • 学会等名: 第88回日本生化学会第38回日本分子生物学会合同年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-02