能動輸送タンパク質のエネルギー共役機構

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05680563
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 山登 一郎 東京理科大学, 基礎工学部, 助教授 (70111458)
• キーワード: 能動輸送 / エネルギー共役 / 逐次結合モデル / Na^+共役系

研究概要

能動輸送タンパク質のエネルギー共役機構を研究するため、腸内連鎖球菌V(液胞)型Na^+-ATPase遺伝子群の分子生物学的研究と各サブユニットの役割の研究、及び二次性能動輸送タンパク質の共役イオン結合部位の構造についての生化学・分子生物学的研究を行った。本研究は、はぼ計画通りに進行し、画期的な成果が得られた。
Na^+-ATPase(V型ATPase)の研究:本ATPaseの精製標品から得たサブユニットのアミノ酸配列を基にDNAプロープを合成し、それを用いて腸内連鎖球菌ゲノムのDNAライブラリーから当該遺伝子群をクローニングした。そのDNA塩基配列を決定して、V型ATPaseの基本サブユニット組成が11あることを初めて示唆した。推定アミノ酸配列と、データベース中の他のATPaseのアミノ酸配列との相同性検索により、各サブユニットの役割を推定した。また、真性細菌に初めてV型ATPaseを見いだしたことより、これまでF型及びV型ATPaseの局在性の知見から真核細胞の進化について言われてきた真性細菌の古細菌への細胞内寄生説に新たな一石を投じた。現在、このクローン化した遺伝子群を用いた発現系を確立しており、本酵素活性における各サブユニットの役割の研究が進展している。今後この発現系を用いて、エネルギー共役機構の研究が容易に進行すると期待している。
二次性能動輸送タンパク質の構造と機能の研究:これまでに得られた大腸菌プロリン輸送タンパク質の共役イオン結合に関わる変異を抑圧する変異株を多数選択し、その変異部位をこれまで2株同定した。その情報から、タンパク質内の共役イオン結合部位のうち、細胞内部及び外部でのイオン結合の関わるアミノ酸を同定した。この研究を継続することにより、イオン結合部位の構造を推定できると期待される。

研究成果

• [文献書誌] K.Takase et al.: "Sequencing and characterization of the ntp gene cluster for vacuolar type Na^+‐translocating ATPase of Enterococcus hirae." J.Biol.Chem.(in press). (1994)
• [文献書誌] I.Yamato,M.Kotani,Y.Oka,and Y.Anraku: "Site‐specific alteration of arginine‐376,the unique positively charged amino acid residue in the mid‐membrane spanning regions of the proline carrier of E.coli." J.Biol.Chem.(in press). (1994)
• [文献書誌] I.Yamato: "Ordered binding model as a general tight coupling mechanism for bioenergy transduction ‐‐‐A hypothesis." Proc.Japan Acad.69. 218-223 (1994)
• [文献書誌] K.Kakinuma et al.: "A gene encoding the 16kDa proteolipid subunit of Enterococcus hirae Na^+‐ATPase complex." Biochem.Biophys.Res.Commun.195. 1063-1069 (1993)
• [文献書誌] 山登一郎、古明地勇人: "タンパク質分子シュミレーション(分子動力学法)の応用-分子動力学計算を用いたタンパク質の構造と機能の研究." CICSJ Bulletin. 11. 10-13 (1993)
• [文献書誌] Y.Komeiji,N.Honda,and I.Yamato: "Helix propensity of Ala and Val:a free energy perturbation study." Biophys.Chem.47. 113-121 (1993)
• [文献書誌] K.Takase,I.Yamato,and Y.Kakinuma: "Cloning and sequencing of the genes coding for the A and B subunits of v‐type Na^+ATPase from E hirae Coexistence of V‐ and F‐type ATPases in one bacterial cell." J.Biol.Chem.268. 11610-11616 (1993)
• [文献書誌] Y.Komeiji,M.Uebayashi,J.Spmeya,and I.Yamato: "A molecular dynamics study of solvent behavior around a protein." Proteins;structure,function,andgenetics. 16. 268-277 (1993)
• [文献書誌] 山登一郎: "特異的生体反応の分子論的解明" CBI News. 13. 1-2 (1993)
• [文献書誌] A.Suenaga,I.Yamato,and W.Saito: "Progress in Cell Research:Molecular Biophysics of Ion Channels" Elsevier Sci.Pub., in press (1994)
• [文献書誌] 山登一郎: "薬学研究の進歩" 薬学研究奨励財団, in press (1994)