生物ナノ・モーター・プロトンポンプATPaseの作動機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13142204
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 二井 將光 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(和田) 戈虹 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (00314427) ; 和田 洋 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (50212329)
• キーワード: 蛋白質 / 生体分子 / 酵素 / 細胞組織

研究概要

動物細胞の細胞質には、内部が酸性の各種のオルガネラが存在し、細胞外からの物質のとりこみ、情報伝達などに関与し、多彩な機能を果たしている。これらの内部はpH6.5〜4.5になっており、酸性オルガネラと呼ぶにふさわしい。酸性オルガネラの多彩な機能を理解すると共に、遺伝子からオルガネラの形成機構と、H^+ポンプ(V-ATPase)、イオン・チャネルなどによって、内部酸性環境が形成される機構を明らかにすることを本研究の目的としている。平成14年度は次のように研究を実施した。
V-ATPaseは輸送路部分(V_0)および表在性部分(V_1)を持ち、それぞれ多数のサブユニットから構成されている。このV-ATPaseのモデルとなりうるF-ATPaseの反応機構を検討し、a/cサブユニットが膜中に互いに回転していることを示した。さらにマウスを用いて検討し、H^+の輸送に関与しているサブユニットには多彩なイソフォームが存在することを示した。これらのイソフォームは骨代謝、体液pHの調整、生殖機能、神経伝達等に重要であることを証明した。
さらに、V-ATPaseがF-ATPaseとの構造上の類似点から、ナノモーターであることを予想し、実験的に初めて証明した。

研究成果

• [文献書誌] G.-H.Sun-Wada, T.Yoshimizu, Y.Imai-Senga, Y.Wada, M.Futai: "Diversity of mouse proton-translocating ATPase : Presence of multiple isoforms of the C, d and G subunits"Gene. 302. 147-153 (2002)
• [文献書誌] K.Nishio, A.Iwamoto-Kihara, A.Yamamoto, Y.Wada, M.Futai: "Subunit rotation of ATP synthase embedded in membranes : a or β subunit rotation relative to the c subunit ring"Proc. Natl. Acad Sci. USA. 99. 13448-13452 (2002)
• [文献書誌] Y.Murata, G.-H.Sun-Wada, T.Yoshimizu, A.Yamamoto, Y.Wada, M.Futai: "Differential localization of V-type H^+ pump with G subunit isoforms (G1 and G2) in mouse neurons"J. Biol. Chem.. 277. 36296-36303 (2002)
• [文献書誌] Y.Imai-Senga, G.-H.Sun-Wada, Y.Wada, M.Futai: "A human gene, ATP6E1, encoding a testis-specific isoform of H^+ATPase subunit E"Gene. 289. 7-12 (2002)
• [文献書誌] Y.Sambongi, H.Nitta, K.Ichihashi, M Futai, I.Ueda: "A novel water-soluble hantzsh 1,4-dihydropyridine compound that functions in biological processes through NADH regeneration"J. Org. Chem.. 3499-3501 (2002)
• [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. 18098-18105 (2002)
• [文献書誌] T.Hirata, Y.Wada, M.Futai: "Sodium and sulfate Ion transport in yeast vacuole"J. Biochem. 131. 266-265 (2002)
• [文献書誌] J.Hirabayashi, T.Hashidate, Y.Arata, N.Nishi, T.Nakamura, M.Hirashima, T.Urashima, T.Oka, M.Futai, W.E.Muller, F.Yagi F, K.Kasai: "Oligosaccharide specificity of galectins : a search by frontal affinity chromatography"Biochim. Biophys. Acta.. 19. 232-254 (2002)