プロトンポンプのイオン認識・輸送機構およびポンプの細胞内移動の分子生理

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10470007
• 研究機関: 富山医科薬科大学
• 研究代表者: 竹口 紀晃 富山医科薬科大学, 薬学部, 教授 (00019126)
• 研究分担者: 酒井 秀紀 富山医科薬科大学, 薬学部, 助教授 (60242509) ; 浅野 真司 富山医科薬科大学, 助教授 (90167891)
• キーワード: 胃プロトンポンプ / ナトリウムポンプ / 遺伝子発現 / 胃酸分泌

研究概要

胃酸分泌酵素プロトンポンプ(H^+,K^+-ATPase)は、Na^+,K^+-ATPaseやCa^<2+>-ATPaseと類似の構造を有する。本研究の目的は、このポンプのイオン認識・輸送機序およびポンプの細胞内移動機構を分子レベルで解明することにある。ポンプは膜を10回貫通するαサブユニットと膜を1回貫通βサブユニットからなる。
今年度においては,1)βサブユニットに結合している糖鎖の役割およびこのサブユニット内に存在するS-S結合の役割を明確にするための研究を行った。βサブユニットには細胞外領域に7個の糖鎖結合部位があり、いずれにも糖鎖が結合している、これらの糖鎖結合部位1個から7個までのAsnをGlnに置換し、糖鎖の数を通常より減少させた種々のβサブユニットを作成し、αサブユニット安定化作用、ポンプの管腔側細胞膜移動、酵素活性に与える影響を調べた。これらの糖鎖を3個以上除くと、α-、β-サブユニットの細胞表面への移動が見られなくなり、酵素活性も減少し,すべてを除くと酵素活性は消滅した。他方、S-S結合の役割を解明するために、様々な場所で、様々な程度でS-S結合ができないβサブユニットの変異体を作成し、正常なαサブユニットと組み合わせ他時の機能の変異を解析した。2)ポンプのαサブユニットのイオン認識・輸送部位機能に直接的にかかわる部位として、N末より数えて、Gluに注目し、このGluを種々の他のアミノ酸に置換し、ポンプの性質の変化を調べることより、その役割について研究を行った。この部位はK_+イオン結合により起きるポンプのコンフォメーション変化に直接かかわることを明らかにした。その他、6番目の膜貫通領域に存在するアミノ酸のK^+およびH^+輸送に関与する機構の解明を行った。

研究成果

• [文献書誌] Asano S et al.: "The role of carbohydrate chains of the β-subunit on the functional expression of gastric H^+,K^+-ATPase."J.Biol.Chem.. 275. 6848-6854 (2000)
• [文献書誌] Asano S et al.: "Mutational analysis of the putative cation affinity site on the fourth transmembrane segment of the gastric H^+,K^+-ATPase."J.Biochem.. 127. 993-1000 (2000)
• [文献書誌] Suzuki T et al.: "Inhibition of thromboxane A_2^--induced Cl^- secretion by antidiarrhea drug loperamide in isolated rat colon."J.Pharmacol.Exp.Ther.. 295. 233-238 (2000)
• [文献書誌] Suzuki T et al.: "Thromboxane A_2^--mediated Cl^- secretion induced by platelet-activating factor in isolated rat colon."Eur.J.Pharmacol.. 400. 297-303 (2000)
• [文献書誌] Asano S et al.: "Significance of lysine-glycine cluster structure in the gastric H^+,K^+-ATPase."Jpn.J.Physiol.. 50. 419-428 (2000)
• [文献書誌] Morii M et al.: "The phospholipid flippase in isolated hog gastric vesicles : Evidence for translocation of endogenous glycerolphospholipids."Membrane. 25. 198-205 (2000)
• [文献書誌] 竹口紀晃 ら: "ニューバイオフィジックスII第3巻"ポンプとトランスポーター"P型ATPaseによる細胞生理の制御"共立出版. 19 (2000)
• [文献書誌] Asano S et al.: "A chimeric H^+,K^+-ATPase inhibitable with both ouabain and SCH 28080, In Na/K-ATPase and Related ATPases."Elsevier Science BV, Amsterdam,. 6 (2000)