生物ナノ・モーター・プロトンポンプATPaseの作動機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13142204
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 二井 将光 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50012646)
• 研究分担者: 岡本 宏 東北大学, 医学系研究科, 教授 (60025632) ; 孫 戈虹(和田 戈虹) 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (00314427) ; 三本木 至宏 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10222027)
• キーワード: F型ATPase / V型ATPase / プロトンポンプ / 分泌顆粒 / ランゲルハンス島 / インスリン

研究概要

本研究ではプロトンポンプとよびうる2つのATPase(F型ATPaseとV型ATPase)を、膜に存在するナノマシーンとしてとらえ、構造と作動機構を明らかにする。F型ATPaseとV型ATPaseにはサブユニットの一次構造のレベルで高い相同性があり、基本的に同じ機構によって駆動していると考えられる。平成13年度には以下の新しい結果が得られた。
1)F型ATPaseは反応に伴ってサブユニットの回転がみられること。
2)F型ATPaseのうちサブユニット複合体ab_2αβδが固定子、γεc_<10〜14>が回転子と考えられること。
3)活性中心からβサブユニットのSer174部分までの反応に伴う運動が回転に重要であること。
またV型ATPaseについて次のような新しい知見が得られた。
1)V型ATPaseの膜内在性部分のサブユニットaに4種のイソフォームa1,a2,a3,a4膜表在性部分のEサブユニットにE1とE2,GサブユニットにG1,G2,G3のイソフォームがあること。
2)これらのサブユニットがV型ATPaseの多様な細胞内局在を決めていると考えられること。
3)特にa3をサブユニットとするV型ATPaseがランゲルハンス島β細胞のインスリン分泌顆粒に、a4を持つV型ATPaseが腎臓の集合管に局在することを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] M.Tanabe, K.Nishio, Y.Iko, Y.Sambongi, A.Iwamoto-Kihara, H.Omote, I.Ueda, Y.Wada, M.Futai: "Rotation of a complex of the γ subunit and c ring of Escherichia coli. ATP synthase : the rotor and stator are interchangeable"J.Biol.Chem.. 276. 15269-15274 (2001)
• [文献書誌] Y.Iko, Y.Sambongi, M.Tanabe, A.Iwamoto-Kihara, K.Saito, I.Ueda, Y.Wada, M.Futai: "ATP synthase F1 sector rotation ; defective torque generation in the β subunit Ser-174 to Phe mutant and its suppression by second mutations"J.Biol.Chem.. 276. 47508-47611 (2001)
• [文献書誌] G-H.Sun-Wada, H.Murakami, H.Nakai, Y.Wada, M.Futai: "Mouse Atp6f, the gene encoding the 23-kDa proteolipid of vacuolar proton translocating ATPase"Gene. 274. 93-99 (2001)
• [文献書誌] T.Oka, Y.Murata, M.Namba, T.Yoshimizu, T.Toyomura, A.Yamamoto, G.-H.Sun-Wada, N.Hamasaki, Y.Wada, M.Futai: "a4, a unique kidney-specific isoform of mouse vacuolar H^+-ATPase subunit a"J.Biol.Chem.. 276. 40050-40054 (2001)
• [文献書誌] T.Oka, T.Toyomura, K.Honjo, Y.Wada, M.Futai: "Four subunit a isoforms of Caenorhabditis elegans vacuolar H^+-ATPase : cell-specific expression during development"J.Biol.Chem.. 276. 33079-33085 (2001)
• [文献書誌] G.-H.Sun-Wada, Y.Imai-Senga, A.Yamamoto, Y.Murata, T.Hirata, Y.Wada, M.Futai: "A proton pump ATPase with testis-specific E1 subunit isoform required for acrosome acidification"J.Biol.Chem.. 277(in press). (2002)