ATP合成酵素を構成する2つのナノモーターの回転共役機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13308036
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 吉田 賢右 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (90049073)
• キーワード: ATPase / 回転モーター / ATP合成酵素 / ATP / F0F1

研究概要

プロトンの電気化学的ポテンシャルがあり、また、溶液中にATPが多くないときに、F_0F_1-ATP合成酵素のεサブユニットが大きな構造変化をしてαβサブユニットのリングの奥深くまで侵入して本酵素のATPase活性を阻害することを明らかにした。しかし、ATP合成活性は阻害されない。そしてこの構造変化を蛍光エネルギ移動によってリアルタイムでとらえることができた。また、単離したεサブユニットは、それ自体でATPを結合することを発見した。この性質とεサブユニットの構造変化、および、活性調節との関係は興味があるところであるが、25年度の課題である。F_0F_1-ATP合成酵素のF_0部分については、cサブユニットのポリマーを作り、その10量体だけが活性を持つことを明らかにした。また、界面活性剤などを工夫することによって、阻害剤ジシクロカルボジイミドによって阻害される性質を持つF_0F_1-ATP合成酵素のATP駆動の回転を観察できるようになった。1分子観察によるプロトン駆動の回転観察系の立ち上げに努力した。

研究成果

• [文献書誌] Mitome N, Ono S, Suzuki T, Shimabukuro K, Muneyuki E, Yoshida M.: "The presence of phosphate at a catalytic site suppresses the formation of the MgADP-inhibited form of F1-ATPase"Eur J Biochem.. 269. 53-60 (2002)
• [文献書誌] Ariga, T., Masaike, T., Noji, H., Yoshida, M.: "Stepping rotation of F(1)-ATPase with one, two, or three altered catalytic sites that bind ATP only slowly"J Biol Chem,. 277. 24870-24874 (2002)
• [文献書誌] Suzuki, T., Ueno, H., Mitome, N., Suzuki, J., Yoshida, M.: "F(O) of ATP synthase is a rotary proton channel. Obligatory coupling of proton translocation with rotation of c-subunit ring"J Biol Chem,. 277. 13281-13285 (2002)
• [文献書誌] Masaike, T., Muneyuki, E., Noji, H., Kinosita, K., Jr.Yoshida, M.: "F1-ATPase changes its conformations upon phosphate release"J Biol Chem,. 277. 21643-21649 (2002)