最大級のイオン濃度勾配を形成する胃プロトンポンプ作動機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26711005
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 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, 准教授 (60596188)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: P型ATPase / 膜タンパク質 / 電子顕微鏡 / 膜輸送体 / 胃プロトンポンプ / P-type ATPase / 能動輸送体 / H,K-ATPase / 電子線結晶学 / 生化学 / 極低温電子顕微鏡

研究成果の概要

胃プロトンポンプは胃酸分泌を担う膜タンパク質であり、故に胃酸抑制剤のターゲット分子である。本研究課題では、胃プロトンポンプを対象とした、電子線結晶学による立体構造解析、及び変異体による機能解析や高分解能構造解析を見据えた哺乳動物細胞発現系の構築を行った。
胃酸抑制剤結合状態における構造を6.5Åで決定し、変異体及び胃酸抑制剤の類縁化合物を組み合わせた機能解析と併せて、胃酸抑制剤の結合部位を推定した。
哺乳動物細胞による大量発現系を構築し、三次元結晶を得ることに成功した。X線結晶構造解析によって、H+を胃の中に輸送するメカニズムが理解できた。

研究成果

• [雑誌論文] Cryo-electron microscopy for structure analyses of membrane proteins in the lipid bilayer (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe K. & Fujiyoshi Y.
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 巻: 39 ページ: 71-79
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2016.06.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isoration of H+,K+-ATPase-enriched membrane fraction from pig stomach (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe K ., Olesen C.
  • 雑誌名: Methods in Mol. Biol. 巻: 1377 ページ: 19-28
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-3179-8_4
  • ISBN: 9781493931781, 9781493931798
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-dimensional crystallization of gastric H+,K+-ATPase for structural analysis by electron crystallography (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 雑誌名: Methods in Mol. Biol. 巻: 1377 ページ: 433-458
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-3179-8_39
  • ISBN: 9781493931781, 9781493931798
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Systematic comparison of molecular conformations of H+,K+-ATPase reveals an important contribution of the A-M2 linker for the luminal gating. (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Abe, K. Tani and Y. Fujiyoshi
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 289 号: 44 ページ: 30590-30601
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.584623
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Electron crystallographic analysis of gastric proton pump (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 学会等名: IPR Seminar "Introduction and overview of cryo-electron microscopy"
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2016-02-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 胃プロトンポンプの構造生理学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 千里ライフサイエンスセミナーＫ２ トランスポーターと創薬～構造と病態からのアプローチ～
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] 胃H+,K+-ATPaseの 胃酸抑制剤結合状態についての考察 (2015)
  • 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 第４１回 討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-12-22
• [学会発表] Antagonist-bound structure of gastric proton pump (2015)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 学会等名: 第５３回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Structural physiology of gastric proton pump (2015)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 学会等名: Denmark-Japan Joint Workshop on Ion Transport Proteins
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2015-09-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Systematic comparison of the molecular conformation of gastric H+,K+-ATPase in E2P state analogs (2014)
  • 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 第40回討論会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] 胃プロトンポンプ H+,K+-ATPaseの構造生理学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 九州地区 生理薬理系研究会
  • 発表場所: 福岡医科大学
  • 年月日: 2014-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] Electron crystallographic analysis of gastric proton pump. (2014)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 学会等名: JEM Next-Generation Microscopic Science, Opening Symposium “Toward Cross-disciplinary researches between Life and Material Sciences”
  • 発表場所: Awaji
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] Structural and biochemical analysis of gastric H+,K+-ATPase in E2P-analogue conformations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Abe K.
  • 学会等名: 14th International Conference Na,K-ATPase and related ATPases: Structure, mechanism, cell biology, health and diseas
  • 発表場所: Lunteren, Netherlands
  • 年月日: 2014-08-30 – 2014-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] 胃プロトンポンプの構造生理学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部一啓
  • 学会等名: 第9回トランスポーター研究会
  • 発表場所: 名古屋市立大学
  • 年月日: 2014-06-14 – 2014-06-15
  • 招待講演