小胞体カルシウムポンプのリン酸化中間体の異性化によるカルシウム輸送部位の構造変化

• 研究課題/領域番号: 23570130
• 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: 構造生物化学
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 大保 貴嗣 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (90207267)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: カルシウムポンプ / 小胞体 / リン酸化中間体 / カチオン輸送 / 部位特異的変異 / gate / ドメイン / ATPアーゼ / Ca2+-ATPase / エネルギー共役 / カチオン能動輸送 / 筋小胞体 / ATPase / カルシウム / 異性化 / P型ATPase / Ca2+

研究概要

CaポンプによるCa2+輸送はリン酸化中間体（EP）を経由する。EP異性化では、触媒部位を持つ細胞質領域の構造変化が膜領域の輸送部位に伝わりCa2+を内腔に放出する。そこで両領域を繋ぐ、ヘリックスM2とそれに続くlinkerの機能的役割を変異導入で調べた。その結果、構造上区別される3つの構成部分が、ATP加水分解とCa2+輸送の共役、EP加水分解、細胞質側または内腔側gateの開閉、非リン酸化中間体のCa2+による活性化に機能することが示された。即ち、各反応段階に応じてM2～linkerの各部分が構造変化し、両領域間の相互応答によるエネルギー共役に重要な機能を果たすことが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Roles of Long-range Electrostatic Domain Interactions and K+ in Phosphoenzyme Transition of Ca2+-ATPase (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Yamasaki, Takashi Daiho, Stefania Danko, and Hiroshi Suzuki
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 288 号: 28 ページ: 20646-20657
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.482711
  • 査読あり
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>ポンプのヘリックスM2膜貫通部分と細胞質部分、およびその連結領域の役割 (2013)
  • 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39回討論会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2013-12-18
• [学会発表] 筋小胞体カルシウムポンプのナノディスクへの組み込みとその性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生, Stefania Danko, 大保貴嗣, 鈴木裕.
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第39回討論会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2013-12-18
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>ポンプのヘリックスM2膜貫通部分(M2m)と細胞質部分(M2cyt)およびその連結領域の役割 (2013)
  • 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86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] 筋小胞体カルシウムポンプのナノディスクへの組み込みとその性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生, Stefania Danko, 大保貴嗣, 鈴木裕.
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプのヘリックスM2膜貫通部分（M2m）と細胞質部分（M2cyt）およびその連結領域の役割 (2013)
  • 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86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプのヘリックスM2膜貫通部分と細胞質部分、およびその連結領域の役割 (2013)
  • 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39回討論会
  • 発表場所: 静岡
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>ポンプの輸送反応における膜貫通ヘリックスM2の役割 (2012)
  • 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38回討論会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2012-12-22
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>ATPaseのEIP-E2P転換とCa2+放出の共役機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生, 大保貴嗣, Stefania Danko, 鈴木裕.
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第38回討論会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2012-12-22
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>ポンプにおけるエネルギー共役;膜貫通ヘリックスM2およびその細胞質領域アクチュエータードメインとの連結部分の役割 (2012)
  • 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85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>-ATPaseのEIP-E2P転換とCa^<2+>放出の共役機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生, 大保貴嗣, Stefania Danko, 鈴木裕.
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] Mechanism of Ca^<2+>-ATPase revealed by mutations, kinetics, and development of stable analogs of phosphorylated intermediates (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H., Daiho T., Yamasaki K., Danko S.
  • 学会等名: 3^<rd> International Workshop on Expression, Structure and Function of Membrane Proteins Florence
  • 発表場所: Italy
  • 年月日: 2012-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプにおけるエネルギー共役；膜貫通ヘリックスM2およびその細胞質領域アクチュエータードメインとの連結部分の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+-ATPaseのE1P-E2P転換とCa2+放出の共役機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山崎 和生
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプの輸送反応における膜貫通ヘリックスM2の役割 (2012)
  • 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
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+-ATPaseのE1P-E2P転換とCa2+放出の共役機構 (2012)
  • 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
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>ポンプにおけるエネルギー共役;細胞質領域アクチュエータードメインと膜貫通ヘリックスとの連結部分の役割 (2011)
  • 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37回討論会シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] 筋小胞体Ca^<2+>-ArPaseリン酸化中間体転換ステップにおける静電相互作用の効果ととの定量化の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生, 大保貴嗣, Stefania Danko, 鈴木裕
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第37回討論会シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Critical importance of helix-loop conversions, length, and Actuator-domain junction structure of M2 in Ca^<2+>-ATPase for Ca^<2+> transport 2011 ASBMB Special Symposia Series, Na,K-ATPase and Related P-type Transport ATPases (2011)
  • 著者名/発表者名: Daiho T., Danko S., Yamasaki K., Suzuki H.
  • 学会等名: Structure, Biology, and Medicine The 13th International ATPase Conference California
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2011-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanism of Ca^<2+>-ATPase revealed by mutations, kinetics, and development of stable analogs of phosphorylated intermediates 2011 ASBMB Special Symposia Series, Na,K-ATPase and Related P-type Transport ATPases (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H., Daiho T., Yamasaki K., Danko S.
  • 学会等名: Structure, Biology, and Medicine The 13th International ATPase Conference California
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2011-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] Roles of electric interactions between cytoplasmic domains on the phosphoenzyme transition of Ca^<2+>-ATPase and a critical importance of the charged residues at the hinge of the P and N domains 2011 ASBMB Special Symposia Series, Na,K-ATPase and Related P-type Transport ATPases (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki K., Daiho T., Danko S., Suzuki H.
  • 学会等名: Structure, Biology, and Medicine The 13th International ATPase Conference California
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Critical importance of helix-loop conversions, length, and Actuator-domain junction structure of M2 in Ca2+-ATPase for Ca2+ transport (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Daiho
  • 学会等名: ASBMB special symposia Na,K-ATPase and Related P-ATPases: Structure, Biology and Medicine
  • 発表場所: CA、USA
• [学会発表] Mechanism of Ca2+-ATPase revealed by mutations, kinetics, and development of stable analogs of phosphorylated intermediates (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Suzuki
  • 学会等名: ASBMB special symposia Na,K-ATPase and Related P-ATPases: Structure, Biology and Medicine(招待講演)
  • 発表場所: CA、USA
• [学会発表] Roles of electrostatic interactions between cytoplasmic domains on the phosphoenzyme transition of Ca2+-ATPase and a critical importance of the charged residues at the hinge of the P and N domains (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Yamasaki
  • 学会等名: ASBMB special symposia Na,K-ATPase and Related P-ATPases: Structure, Biology and Medicine
  • 発表場所: CA、USA
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+ポンプにおけるエネルギー共役；細胞質領域アクチュエータードメインと膜貫通ヘリックスとの連結部分の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大保 貴嗣
  • 学会等名: 第37回 日本生体エネルギー研究会 シンポジウム
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 筋小胞体Ca2+-ATPaseリン酸化中間体転換ステップにおける静電相互作用の効果とその定量化の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 山崎和生
  • 学会等名: 第37回 日本生体エネルギー研究会 シンポジウム
  • 発表場所: 京都
• [備考]
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/mc/biochem2/
• [備考] 旭川医科大学 生化学講座機能分子科学分野 （旧生化学第二講座） ホームページ
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/mc/biochem2/
• [備考] 旭川医科大学生化学講座機能分子科学分野（旧生化学第二講座） ホームページ
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/mc/biochem2/
• [備考]
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/mc/biochem2/