| 研究概要 |
ATPの分解/合成と共役してH^+を輸送する膜酵素が知られておりH^+-ATPaseとして総括されている。H^+-ATPaseはATP合成酵素であるF-ATPase,リソソーム、シナプス小胞等に存在する液胞型ATPase,胃酸分泌酵素に代表されるP-ATPaseに分類される。本研究ではF-ATPaseと液胞型ATPaseに注目し、両者を比較しつつ、活性中心の構造と反応機構、プロトン輸送路と輸送機構、ATPの合成/分解とH^+輸送の共役機構に関して多くの新しい知見を得た。特筆すべき成果として、(1)F-ATPaseのβサブユニットのLys-155とThr-156残基が触媒残基であることを明らかにした。またこれら残基の周辺にGly-172,Ser-174,Glu-192,Gly-149が存在すること、および以上のβサブユニットの残基はαサブユニットとの境界面にあることを示した。
(2)H^+-ATPaseにおいて最も興味ある問題は化学反応とH輸送の共役の機構である。本研究では、この共役に中心的な役割を持っているのがγサブユニットであり、このサブユニットのアミノ末端側とカルボキニル末端側の相互作用が共役に必須であると結論することができた。例えば、γサブユニットのMet-23残基をLysに変換すると、H^+-ATPaseのATPase活性は変らないが、ATP分解によってH^+の輸送は見られなかった。この欠陥は同じサブユニットのGln-269→Arg,あるいはThr-273→Serのようなカルボキン末端側の2つ目の変異によって回復した。逆にカルボキシル末端側に変異を導入すると同様にATPase反応とH^+輸送の共役に欠陥が起こり、アミノ末端側の2つめの変異で回復した。
(3)ここで得られたF-ATPaseに関する成果は液胞型ATPaseにも適用できるものと考えられる知見を得た。
(4)液胞型ATPaseの活性中心サブユニットとH^+輸送路サブユニットのcDNAをクローン化し、F-ATPaseの対応するサブユニットと相同性が高いことを明らかにした。
(5)シナプス小胞の膜蛋白の20%が液胞型ATPaseであることを示し、その役割を明かにした。
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