ATP合成酵素:サブユニットの複合体の回転を伴う反応機構

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13308037
• 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: 孫 戈虹(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: プロトンポンプ / H^+-ATPase / ATP合成酵素 / 回転触媒

研究概要

プロトンポンプにはATP合成酵素と液胞型H^+-ATPaseが知られている。ATP合成酵素がH^+-ATPaseとしての逆反応を行うことが知られており、両者は似ている点も多い。研究代表者らは、ATP合成酵素の反応がサブユニットの回転機構と共役していることを示してきた。本研究では大腸菌形質膜断片を用いて、本来の膜内に局在するATP合成酵素の膜内在、aサブユニットと、および表在部分と内在部分よりなるサブユニット複合体γcサブユニットが相対的に回転することを実証した。すなわち膜からの可溶化精製という操作を行っていない標品を用い、ATP合成酵素のサブユニットの回転を実証した。また酵母の液胞型H^+-ATPaseにおいでも、cサブユニットを固定すると、同様にGサブユニットが相対的に回転することを実証した。液胞型H^+-ATPaseのサブユニット構造、生理機能、反応機構(ATP/H^+比など)はATP合成酵素とは異なるにも関らず、2つの酵素ともサブユニットの回転を伴って反応するという知見を得たことは大きな成果である。さらにマウスのV型H^+-ATPaseには回転軸および固定部分を形成するサブユニットに多数のイソフォームが存在することを示した。その中でも本年度、明らかにした肺と腎臓に異なるCサブユニットが存在すること、肺のラメラボディのV型H^+-ATPaseはC2-bを持つことを示したことはきわめて意義深い。

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 (2003)
• [文献書誌] T.Hirata, A.Iwamoto-Kihara, T.Okajima Y.Wada, M.Futai: "Subunit rotation in vacuolar-type Proton Pumping ATPase : Relative Rotation of G as to c Subunit"J.Biol.Chem.. 278. 23714-23719 (2003)
• [文献書誌] G.-H.Sun-Wada, Y.Wade, M.Futai: "Vacuolar H^+ pumping ATPase in luminal acidic organelles and extracellular compartments : Common rotational mechanism and diverse physiological roles"J.Bioenerg.Biomemb.. 35. 347-358 (2003)
• [文献書誌] I.Pelletier, T.Hashidate, T.Urashima, M.Futai, M.Hirashima, N.Nishi, I.Nakamura, K.Kasai, J.Hirabayashi: "Specific recognition of Leishmania major poly-b-galactosyl epitopes by galectin-9 : Possible implication of galectin-9 in interaction between L.major and host cells"J.Biol.Chem.. 278. 22223-22230 (2003)
• [文献書誌] J.Suzuki, H.Ohnishi, A.Wada, T.Hirayama, H.Ohno, N.Ueda, H.Yasuda, T.Iiri, Y.Wada, M.Futai, H.Mashima: "Involvement of syntaxin 7 in human gastric epithelial cell vacuolation induced by the Helicobacter pylori-produced cytotoxin VacA"J.Biol.Chem.. 278. 25585-25590 (2003)
• [文献書誌] T.Toyomura, Y.Murata, A.Yamamoto, T.Oka, G.-H.Sun-Wada, Y.Wada, Futai: "From lysosomes to plasma membrane : Localization of vacuolar type H+-ATPase with the a3 isoform during osteoclast differentiation"J Biol Chem.. 278. 22023-22030 (2003)
• [文献書誌] G.-H.Sun Wada, Y.Kamei, Y.Wada, M.Futai: "Analysis of regulatory elements directing gut-specific expression of GATA6 gene during mouse early development"J.Biol.Chem.. (in press). (2004)
• [文献書誌] A.N.Smith, R.Lovering, M.Futai, J.Takeda, D.Brown, F.E.Karet: "The vacuolar-type H+-ATPase : a revised nomenclature"Molecular Cell. (in press). (2004)
• [文献書誌] S.Kodera, T.Okajima, H.Iwabuki, D.Kitaguchi, S.Kuroda, T.Yoshinobu, K Tanizawa, M.Futai, H.Iwasaki: "Detection of protein-protein interactions on SiO2/Si surface by spectroscopic ellipsometry"Analytical Biochemistry. 321. 65-70 (2003)
• [文献書誌] Sun-Wada, G-H, Wada, Y., Futai, M.: "Lysosome and lysosome-related organelles responsible for specialized functions in higher organisms"Cell Struct.Func.. (in press). (2004)
• [文献書誌] G.-H.Sun Wada, Y.Murata, M.Namba, A.Yamamoto, Y.Wada, Futai, M.: "Mouse proton pump ATPase C subunit Isoforms (C2-a and C2-b) specifically expressed in kidney and lung"J Biol Chem.. 278. 44843-44851 (2003)