ABC蛋白の機能の多様性の分子基盤

2000 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 理化学研究所, 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 / チャネル / 糖尿病 / 動脈硬化 / 膜タンパク質 / 癌 / 遺伝病

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、いずれも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。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いる。
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明らかにした。日本で見つかった家族性低血糖症(PHHl)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を明らかにした。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ィッチとして機能しているというモデルを提唱した。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。
細胞内および体内のコレステロールなどの脂質のホメオスタシスへのABCA1遺伝子の関与が最近明らかになりつつある。そこで細胞内の脂質代謝制御を総合的に理解するためヒトABCA1遺伝子の全長cDNAを単離したところ、それまで報告されていたcDNAよりN末端が60アミノ酸長いことが明らかになった。さらに、ヒトABCA1cDNAを培養細胞に導入しABCA1がコレステロールとリン脂質の細胞外への放出に関与していることを明らかにした。さらにN末端と207番目のアミノ酸のところにHAタグを挿入したABCA1融合タンパク質を発現させ、蛍光共焦点顕微鏡解析によってABCA1の新しい2次構造モデルを提唱した。

研究成果

• [文献書誌] Matsuo,M.: "Different binding properties and affinities for ATP and ADP among sulfonylurea receptor subtypes. SUR1,SUR2A, and SUR2B."J.Biol.Chem. 275. 28757-28763 (2000)
• [文献書誌] Matsuo,M.: "Functional analysis of a mutant sulfonylurea receptor, SUR1-R1420C, that is responsible for persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy."J.Biol.Chem.. 275. 41184-41191 (2000)
• [文献書誌] Nagata,K: "Nonequivalent Nucleotide Trapping in the Two Nucleotide Binding Folds of the Human Multidrug Resistance Protein MRP1"J.Biol.Chem.. 275. 17626-17630 (2000)
• [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 SUR1"Diabetes. 49. 114-20 (2000)
• [文献書誌] Tanabe,K: "Direct Photoaffinity Labeling of Kir6.2 by [γ-32P]ATP-[γ]4-Azidoanilide."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 272. 316-319 (2000)
• [文献書誌] Zhao,L.-X.,: "Cloning, characterization, and tissue distribution of the ABC transporter ABC2."Biochem,J.,. 350. 865-872 (2000)
• [文献書誌] Ueda,K.: "How do P-glycoprotein and other ABC proteins recognize their substrates? In The first International Conference on Cotrol and Diseases of Sodium Dependent Transportation Proteins and Ion Channels."Amsterdam : Elsevier. 425-428 (2000)