ABC蛋白の機能の多様化の分子基盤

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10217205
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 植田 和光 京都大学, 農学研究科, 助教授 (10151789)
• 研究分担者: 加藤 博章 京都大学, 化学研究所, 助手 (90204487) ; 木岡 紀幸 京都大学, 農学研究科, 助手 (90234179) ; 天知 輝夫 京都大学, 農学研究科, 教授 (30301245)
• キーワード: ABCタンパク質 / トランスポーター / 遺伝病 / チャネル / 糖尿病 / 癌 / ATP / 膜タンパク質

研究概要

ABCタンパク質は、よく保存されたATP結合領域をもつ膜タンパク質の総称であり、いづれもATPによって駆動あるいは制御されているが、機能はトランスポータ、チャネル、レセプターと多様である。ABCタンパク質の機能の多様性の謎を解明する鍵は、それらの機能のATP結合あるいはATP加水分解との共役性にある。トランスポータにおいてはATP加水分解による構造変化と物質輸送とが共役しているはずであり、レセプターとチャネルにおいては共役している必要はない。本研究は、ABCタンパク質の機能の多様性の分子基盤を明らかにするために、レセプター型およびトランスポータ型ABCタンパク質のATPとの相互作用の違いを生化学的、分子生物学的、構造生物学的に解明しようとしてる。
ATP感受性K^+チャネル(K_<ATP>チャネル)のスルホニル尿素受容体SURサブユニットのATPとの相互作用の詳細な検討を行った。その結果、SUR1の2つのヌクレオチド結合領域の性質が大きく異なること、それらが協調的に働いていることを明らかにした。日本で見つかった家族性低血糖症(PHHI)の原因となる変異体(R1420C)ではこの協調的な働きが低下していることも明らかにした。さらに、SUR1によって制御されるK_<ATP>チャネルのKir6.2サブユニットもATPと直接相互作用することを世界で始めて実証した。このようなSUR1のATPとの相互作用は抗がん剤排出ポンプMDR1とは大きく異なっており、SUR1がGタンパク質のようなスイッチとして機能していることを示唆する。また、抗がん剤排出ポンプであるMRP1の2つのATP結合領域の非等価性も明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Ueda, K.: "Cooperative binding of ATP and MgADP in the sulfonylurea receptor is modulated by glibenclamide"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 1268-1272 (1999)
• [文献書誌] Matsuo, M.: "ATP binding properties of the nucleotide binding folds of SUR1"J. Biol. Chem.. 274. 37479-37482 (1999)
• [文献書誌] Tanabe, K.: "Direct Photoaffinity Labelling of the Kir6.2 subunit of the ATP-sensitive K+ channel by 8-Azido-ATP"J. Biol. Chem.. 274. 3931-3933 (1999)
• [文献書誌] Akamatsu, M.: "Vinexin Forms a Signaling Complex with Sos and Modulates Epidermal Growth Factor induced c-Jun N-terminal Kinase/Stress-activated Protein Kinase Activities"J. Biol. Chem.. 274. 35933-35937 (1999)
• [文献書誌] Ueda, K.: "Comparative aspects of the function and mechanism of SUR1 and MDR1 proteins"Biochim. Biophys. Acta. 1461. 305-313 (1999)
• [文献書誌] Tanizawa, Y.: "Genetic analysis of Japanese patients with persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy : nucleotide binding fold-2 mutation impairs cooperative binding of adenine nucleotides to sulfonylurea receptor 1"Diabetes. 49. 114-120 (2000)
• [文献書誌] Ashizawa, T.: "Antitumor activity of KF22678, a novel thioester derivative of leinamycin"Anticancer Drugs. 10. 829-836 (1999)
• [文献書誌] Chen, Z.: "ATP-Dependent efflux of CPT-11 and SN-38 by the multidrug resistance protein (MRP) and its inhibition by PAK-104P"Mol Pharmacol. 55. 921-928 (1999)
• [文献書誌] Matsuo, M.: "NEM modification prevents high-affinity ATP-binding to the first nucleotide binding fold of the sulphonylurea receptor, SUR1"FEBS Lett. 458. 292-294 (1999)
• [文献書誌] Tsuruoka, S.: "Removal of digoxin and doxorubicin by multidrug resistance protein-overexpressed cell culture in hollow fiber"Kidney Int. 56. 154-163 (1999)
• [文献書誌] Ueda, K.: "Recent progress in P-glycoprotein research"Anti-cancer drug design. 14. 115-121 (1999)
• [文献書誌] Nishii, Y.: "CROP/Luc7A, a novel serine/Arginine-rich nuclear protein, isolated from cisplatin resistant cell line"FEBS Lett. 465. 153-156 (2000)