Na+/H+アンチポーターの構造・作動機構と制御の生物多様性と統一性

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13142207
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 金澤 浩 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50116448)
• 研究分担者: 中村 徳弘 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90324748) ; 井上 弘樹 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10294448) ; 福山 恵一 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80032283)
• キーワード: イオン輸送蛋白質の構想と機能 / 能動輸送の分子機構 / pHセンサー / 新規カルシューム結合性蛋白質 / 膜蛋白質の精製と再構成 / キメラ蛋白質の合成 / 膜タンパクの細胞内局在化

研究概要

生体膜輸送ナノマシーンであるNa+/H+交換輸送蛋白質におけるイオン輸送の作動機構と制御に関わる分子機構の統一性と多様性を明らかにする目的で、細菌、酵母、ラットを研究材料として、本年度以下の研究成果を得た。
1.胃潰瘍原因菌であるH.pyroliのNa+/H+交換輸送担体NhaAを大量精製しリポソーム膜に再構成し、活性を測定することに成功した。今後、作動機構の詳細を明にするため当初予定していた結晶構造解明への端緒が開かれた。また、昨年度までに明らかになった第4膜貫通領域の細胞膜内における詳細な空間的配置を探る糸口として第4膜貫通領域全域でのアミノ酸残基をCysに置換することに成功し、膜の中央部まで親水的な経路が存在すること予測させる貴重な結果が得られた。また、第8ループは従来ヒンジ的な役割を持つことを予測していたが、クラゲの発光蛋白質を導入しても機能するという驚くべき結果をえて、この部分の自由度の高さを確認した。
2.酵母のNa+/H+交換輸送担体Nha1の細胞質ドメインのイオン輸送における制御上の役割を明らかにするため、系統的に欠失体分子を作製し、機能を調べてきたが、もっとも膜領域に近い部分はNha1が細胞膜に局在するために必要な機能をもつこと、また、それに隣接する部分に新規の結合タンパク質を発見し、これが輸送機能に極めて重要であることを見出した。
3.ラットのNa+/H+交換輸送担体蛋白質NHE1の細胞質ドメインに結合するカルシニューリンB様蛋白質をこれまで単離していたが、本年度新規のアイソフォームタンパクを見出し、これが腸に特異的発現することを見出した。さらに、CHPがアポトーシス誘導機能を抑制するという驚くべき発見を行った。
以上の成果を3つの論文とし発表し、現在3編を準備中あるいは投稿中である。

研究成果

• [文献書誌] Kamauchi S., Mitsui, K., Ujike, S., Haga, M., Nakamura, N., Inoue, H., Sakajo, S., Ueda M., Tanaka A., Kanazawa H.: "Structurally and functionally conserved domains in the diverse hydrophilic carboxy-terminal halves of various yeast and fungal Na^+/H^+ antiporters (Nha1p)"J. Biochem.. 131. 821-831 (2002)
• [文献書誌] U.Tokumoto, S.Nomura, Y.Minami, H.Mihara, S.Kato, T.Kurihara, N.Esaki, H.Kanazawa, H.Matsubara, Y.Takahashi: "Network of Protein Protein Interactions among Iron-Sulfur Cluster Assembly Proteins in Escherichia coil"J. Biochem.. 131. 713-719 (2002)
• [文献書誌] Norihiro Nakamura, Y, Miyake, M.Matsushita, S.Tnaka, H.Inoue, H.Kanazawa: "KIFIBb2, capable of interacting with CHP, is localized to Synaptic vesicles"J. Biochem.. 132. 483-491 (2002)
• [文献書誌] H.Inoue, Y.Nakamura, M.Nagita, T.Takai, M.Masuda, N.Nakamura, H.Kanazawa: "Calcineurin homologous protein isoform 2 (CHP2), Na+/H+ exchangers-biding protein, is expressed in intestinal epithelium"Bio. Pharm. Bull.. 26. 148-155 (2003)