| 研究課題/領域番号 |
21H02409
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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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| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
村田 武士 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (80415322)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | V-ATPase / 分子モーター / 構造解析 / イオン輸送 / 分子メカニズム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
腸球菌V-ATPaseはATPのエネルギーを使って回転しながらイオンを輸送する膜たんぱく質で、腸球菌の生育に重要な役割を担っています。最近我々は薬剤耐性腸球菌の抗菌剤が結合した腸球菌V-ATPaseの詳細な立体構造マップを得ることに成功しました。そこで本研究では、腸球菌V-ATPaseの詳細な立体構造を決定します。そして、得られた構造情報からイオン輸送や抗菌剤結合に重要と考えられる箇所を詳細に解析し、V-ATPaseがどのようにイオンを輸送するのか、抗菌剤がどのようにV-ATPaseを阻害するのかを明らかにします。
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| 研究実績の概要 |
V-ATPaseは、ATPの加水分解エネルギーを回転運動に変換するV1部分と、その回転運動をH+（またはNa+）の濃度勾配エネルギーに変換するVo部分から構成される回転分子モータータンパク質／イオンポンプである。最近我々はクライオ電子顕微鏡を用いて、抗菌剤が結合した腸球菌V-ATPase全複合体の密度マップを得ることに成功した。本研究では、得られた構造・機能解析情報を統合することにより、①本酵素のNa+輸送メカニズム、②抗菌剤によるNa+輸送阻害メカニズム、③Na+輸送とH+輸送の分子メカニズムの違いを解明する。以下に本年度得られた研究成果の概要を記載する。
<１> 腸球菌V-ATPaseの構造解析---昨年度の研究により抗菌剤結合型V-ATPase膜部分の立体構造を分解能2.2Aで決定した。本年度は得られた構造を用いてMDシミュレーションを行い、aサブユニットに存在する細胞外へと続くNa+輸送路を明らかにした。
<２> 腸球菌V-ATPase変異体の機能解析と構造解析---得られた構造情報からNa+輸送に重要と示唆された残基の変異体を作製した。これらの変異体についてATPase活性測定と１分子回転実験を行ない、aサブユニットに存在する細胞内からのNa+輸送路を決定した。
<３> イオン輸送メカニズムの解明---上記で得られた構造・機能解析情報を統合することにより、①本酵素のNa+輸送メカニズム、②抗菌剤によるNa+輸送阻害メカニズム、③Na+輸送とH+輸送の分子メカニズムの違いを明らかにした。これらの成果をまとめた論文を投稿した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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