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2004 年度 実績報告書

新規H^+ポンプピロホスファターゼの構造と作動機構

研究課題

研究課題/領域番号 13142203
研究機関名古屋大学

研究代表者

前島 正義  名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80181577)

研究分担者 中西 洋一  名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助手 (60362290)
キーワード液胞膜 / ポロトンポンプ / H^+-ピロホスファターゼ / 分子構築 / パッチクランプ / 機能ドメイン / 結晶構造
研究概要

H^+ポンプピロホスファターゼ(H^+-PPase)は80kDaの単一ポリペプチドで構成され,光合成細菌と植物に加え,原生動物,細菌,古細菌にも分布する。H^+-PPaseの高次構造,反応共役機構,生理機能の解明を課題としている。次の点を明らかにした。
(1)大腸菌発現系の応用可能な放線菌H^+-PPase(794aa)を対象とし,膜トポロジーを決定した。すなわち,17回膜貫通領域をもち,活性ドメインを形成する親水性ループが細胞質側に露出していることを実証した。植物酵素は16回膜貫通であることも提案した。
(2)放線菌H^+-PPaseを解析し,液胞膜H^+-PPaseと異なり活性発現にK^+が不要であること,高温安定であること,放線菌の細胞膜に局在することを明らかにした。また,酸化還元による活性調節の可能性も見出した。
(3)結晶化条件の新しい方法として,活性型H^+-PPaseのみを認識するモノクローナル抗体を調製し,Fabフラグメントを大腸菌で合成するシステムを確立し,この抗体を用いて酵素精製が可能となった。現在スケールアップに取組んでいる。
(4)シロイヌズナでのH^+-PPase遺伝子欠損株は,特定環境下では生長が著しく低下することを見出し,生理的な重要性を証明した。その変異株におけるV-ATPaseの活性上昇も見出した。
植物の液胞膜には,上記H^+-PPaseとV-ATPaseが形成するH^+濃度勾配を駆動力とするCa^<2+>/H^+交換輸送体が存在する。イネのCa^<2+>/H^+交換輸送体(OsCAX1a)の分子構造,基質特異性,生理機能の解析を進めている。基質認識に関与するアミノ酸を特定した。OsCAX1はCa^<2+>蓄積機能の高い細胞で特異的に高発現していることも明らかにした。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] The involvement of tonoplast proton pumps and Na^+(K^+)/H^+ exchangers in the change of petal color during flower-opening of morning glory, Ipomoea tricolor cv.Heavenly Blue.2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 46

      ページ: 407-415

  • [雑誌論文] Effect of salt and osmotic stresses on the expression of genes for the vacuolar H^+-pyrophosphatase, H^+-ATPase subunit A and Na^+/H^+ antiporter from barley.2004

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, A.
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany 55

      ページ: 585-594

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Arabidopsis immunophilin-kike TWD1 modulates vacuolar ABC transporter activity by means of protein-protein interaction.2004

    • 著者名/発表者名
      Geisler, M.
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell 15

      ページ: 3393-3405

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Isolation of intact vacuoles and proteomic analysis of tonoplast from suspension-cultured cells of Arabidopsis thaliana.2004

    • 著者名/発表者名
      Shimaoka, T.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 45

      ページ: 672-683

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Contribution of the plasma membrane and central vacuole in the formation of autolysosomes in tobacco cultured cells.2004

    • 著者名/発表者名
      Yano, K.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 45

      ページ: 951-957

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Water channel activity of radish plasma membrane aquaporins heterologously expressed in yeast and their modification by sitedirected mutagenesis.2004

    • 著者名/発表者名
      Suga, S.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 45

      ページ: 823-830

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Membrane topology of the H^+-pyrophosphatase of Streptomyces coelicolor determined by cysteine-scanning mutagenesis.2004

    • 著者名/発表者名
      Mimura, H.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 279

      ページ: 35106-35112

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Functional idientification of the glycerolaquaporin of Chlamydomonas reinhardtii CrMIP1.2004

    • 著者名/発表者名
      Anderca, M.I.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 45

      ページ: 1313-1319

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Zinc transporter of Arabidopsis thaliana AtMTP1 is localized to vacuolar membranes and implicated in zinc homeostasis.2004

    • 著者名/発表者名
      Kobae, Y.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 45

      ページ: 1749-1758

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] ノーベル化学賞のスポットライトをあびたアクアポリン2004

    • 著者名/発表者名
      前島正義
    • 雑誌名

      化学と生物 42

      ページ: 41-42

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Residues in internal repeats of the rice cation/H^- exchanger are involved in the transport and selection of cations.2004

    • 著者名/発表者名
      Kamiya, T.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 279

      ページ: 812-819

  • [雑誌論文] Characterization of fructose-bisphosphate aldolase regulated by gibberellin in roots of rice seeding.2004

    • 著者名/発表者名
      Konishi, H.
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology 56

      ページ: 839-848

  • [図書] みずみずしい体のしくみ-水の通り道:アクアポリンの働きと病気(分担:みずみずしい植物とアクアポリン)2005

    • 著者名/発表者名
      前島正義(分担執筆)
    • 出版者
      グバプロ(印刷中)

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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