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二次性能動輸送系は、共役イオンの電気化学ポテンシャル差を物質の能動輸送のエネルギ-に変換するシステムとして理解されているが、化学反応論あるいは機械論的なメカニズムに付いてはまだ議論の分かれている状態であった。私は従来から基質結合反応の性質に着目し、結合反応を解析した上で、そこから必然的に導出される性質を輸送反応においても成立すると考え、輸送反応速度論を独自に展開してきた。本研究においてはこうした反応論的メカニズムの解明を目標とし、その実施計画に従って、大腸菌の糖・アミノ酸二次性能動輸送系のカチオン濃度依存性を詳しく検討した。その結果、ラクト-ス・プロリン輸送反応についてもグルタミン酸輸送同様、輸送系のカチオン依存性が輸送蛋白への基質結合のカチオン依存性で定性的に説明できることが判明した(論文発表済及び印刷中)。これらの結果を踏まえて、輸送反応のエネルギ-共役機構を記述する統一的なモデルを考案した。このモデルが、次年度の計算機シュミレ-ションを含めた輸送反応解析の基礎となると考えている。
また輸送蛋白の一次構造と共役機構との相関を自然及び人工突然変異遺伝子を解析することにより研究した。つまり、プロリン輸送系について数株のカチオン依存性変異株が得られ、上記輸送反応モデルを解析手段に用いて取り込み反応を調べた結果、共役カチオンであるNa^+に対する親和性が低下した変異蛋白であることが判明した。その変異遺伝子のDNA上の変異部位を解析した結果、3カ所のカチオン結合部位が同定された(論文印刷中)。一方グルタミン酸輸送蛋白遺伝子のクロ-ニングを行い(論文発表済)、その遺伝子の塩基配列を決定し、他の二次性能動輸送蛋白遺伝子とのホモロジ-を解析した結果、Na^+結合部位のコンセンサス配列が同定された(論文準備中)。
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