電子線結晶学と酵素化学的研究に基づいた胃プロトンポンプのユニークな作動機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24870014
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 阿部 一啓 名古屋大学, 細胞生理学研究センター, 助教 (60596188)
• 研究期間 (年度): 2012-08-31 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 生体エネルギー変換 / 胃プロトンポンプ / P型ATPase / 膜タンパク質 / 極低温電子顕微鏡 / 電子線結晶学

研究概要

食物消化時の胃内部はpH1という強酸性状態は、胃プロトンポンプ H+,K+-ATPaseの駆動により達成されており、それゆえ胃潰瘍等の治療における薬剤の標的分子である。このポンプは他のイオンポンプには達成できない100万倍ものH+濃度勾配を作り出すことができ、このメカニズムの解明が重要である。
カーボンサンドイッチ法を応用した電子線結晶学による構造解析によって、一つだけRb+が結合した構造解析に成功し、H+,K+-ATPaseが一度に輸送するイオンの量を変化させるというユニークな戦略によって、100万倍のH+濃度勾配を達成していることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] The four-transmembrane protein IP39 of Euglena forms strands by a trimeric unit repeat (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Ito, Y., Yamazaki, Y., Mineta, K.,Uji, M., Abe, K., Tani, K., Fujiyoshi, Y. &Tsukita, S.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 4(10.1038/ncomms2731) ページ: 1766-1766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon sandwich preparation preserves quality of two-dimensional crystals for cryo-electron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Yang, F., Abe, K. Tani, K. & Fujiyoshi, Y.
  • 雑誌名: Microscopy (Oxf) 巻: 62(10.1093/jmicro/dft038) ページ: 597-606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon sandwich preparation preserves quality of two-dimensional crystals for cryo-electron microscopy. (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Yang, K. Abe, K. Tani and Y. Fujiyoshi
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 62 号: 6 ページ: 597-606
  • DOI: 10.1093/jmicro/dft038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron crystallographic studies on IP39 of Euglena gracilis with Fab. (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H. Itoh Y., et al.
  • 雑誌名: Nature communication 巻: 4 号: 1 ページ: 1-766
  • DOI: 10.1038/ncomms2731
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cryo-EM structure of gastric H+,K+-ATPase with a single occupied cation binding site (2012)
  • 著者名/発表者名: Abe, K., Tani, K., Friedrich, T. & Fujiyoshi,Y.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 109(10.1073/pnas) ページ: 18401-18406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cryo-EM structure of gastric H+,K+-ATPase with a single occupied cation-binding site. (2012)
  • 著者名/発表者名: Abe, K., Tani, K., Friedrich, T. & Fujiyoshi, Y.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 109 ページ: 18401-18406
  • 査読あり
• [学会発表] Unique properties and conserved conformational changes found in gastric H+,K+-ATPase (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe, K
  • 学会等名: Nagoya Symposium
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Cryo-EM structure of gastric protonpump (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe, K
  • 学会等名: FAOBMB mini symposium
  • 発表場所: Morioka, Iwate (Invited)
• [学会発表] 胃プロトンポンプの生化学と電子線結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 日本生化学会平成25 年度奨励賞受賞講演
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Biochemical and electron crystallographic studies of gastric proton pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe, K.
  • 学会等名: The 86th Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] 電子顕微鏡のイメージから膜タンパク質の立体構造を再構成する (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 第23回分析化学講習会 愛知地区講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 招待講演
• [学会発表] 胃プロトンポンプの極低温電子顕微鏡による構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 大阪大学タンパク質研究所セミナー 第4回神経科学と構造生物学の融合研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 招待講演
• [学会発表] Cryo-EM structures of gastric proton pump. (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 学会等名: FAOBMB Mini-symposium
  • 発表場所: Iwate Medical University
  • 招待講演
• [学会発表] 胃プロトンポンプの生化学と電子線結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 日本生化学会平成25年度奨励賞受賞講演
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Biochemical and Electron crystallographic Studies of Gastric Proton Pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 学会等名: The 86th Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society,
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] 電子顕微鏡のイメージから膜タンパク質の立体構造を再構成する (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 第23回分析化学講習会 愛知地区講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 招待講演
• [学会発表] 胃プロトンポンプの極低温電子顕微鏡による構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 大阪大学タンパク質研究所セミナー 第4回神経科学と構造生物学の融合研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 招待講演
• [学会発表] Unique properties and conserved conformational changes found in gastric H+,K+-ATPase (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Abe
  • 学会等名: Nagoya Symposium
  • 発表場所: Nagoya University
• [学会発表] Cryo-EM structures of gastric proton pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Abe
  • 学会等名: FAOBMB mini symposium
  • 発表場所: Morioka, Iwate
  • 招待講演
• [学会発表] 対向輸送カチオンを一つだけ結合した胃H+,K+-ATPase の8Å 分解能での立体構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 電子線結晶学による胃プロトンポンプの立体構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 招待講演
• [学会発表] 対向輸送カチオンを一つだけ結合した胃H+,K+-ATPaseの8Å分解能での立体構造
  • 著者名/発表者名: 阿部 一啓
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 電子線結晶学による胃プロトンポンプの立体構造解析
  • 著者名/発表者名: 阿部 一啓
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.cespi.nagoya-u.ac.jp/
• [備考] 名古屋大学 細胞生理学研究センター
  • URL: http://www.cespi.nagoya-u.ac.jp/
• [備考] 名古屋大学 創薬科学研究科
  • URL: http://www.ps.nagoya-u.ac.jp/
• [備考] 細胞生理学研究センター
  • URL: http://www.cespi.nagoya-u.ac.jp/