葉緑体ATP合成酵素の酸化還元制御の分子機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13440238
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 久堀 徹 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教授 (40181094)
• 研究分担者: 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: 制御領域 / γサブユニット / ATP合成酵素 / 葉緑体 / 酸化還元 / εサブユニット

研究概要

本研究は、酵素1分子の活性制御を可視化する世界で初めての実験系と、葉緑体ATP合成酵素の制御機構を研究するための大腸菌を利用したモデル生体膜実験系を完成し、制御の分子機構を明らかにするを目的としている。
この目的を達成するために、本年度は以下のような研究をおこなった。
1.葉緑体ATP合成酵素のγサブユニットの構造変化と膜のエネルギー状態の関係を明らかにするために、葉緑体チラコイド膜のエネルギー化および各種のエネルギー伝達阻害剤、脱共役剤などの存在下でのγサブユニットの構造変化を検出する実験系を確立した。そして、プロトンチャネルを構成するF_O部分を介した触媒量以下の微量のプロトンの移動によって、γサブユニットに構造変化が誘導されることを見出した。
2.これまで当研究室で行っている好熱菌F_1の回転実験系に特異的な阻害剤を導入するために、アムステルダム自由大学・Dirk Bald博士ならびにデュッセルドルフ・ハインリヒ・ハイネ大学・Georg Groth博士と共同研究を行った。そして、植物葉緑体のATP合成酵素に特異的な阻害剤であるテントキシンに対する感受性を好熱菌F_1に付与することに成功した。この変異体を用いて回転の調節機構の詳細を研究している。
3.限界希釈系を用いた1分子レベルでの活性制御の観察を行うことを目指して、検出器の高感度化と流路の改善を行った。

研究成果

• [文献書誌] Hisabori, T., Konno, H., Ichimura, H., Strotmann, H., Bald, D.: "Molecular devices of chloroplast F(1)-ATP synthase for the regulation"Biochim.Biophys.Acta. 555(1-3). 140-146 (2002)
• [文献書誌] Sugiyama, K., Hisabori, T.: "Conformational change of the chloroplast ATP synthase on the enzyme activation process detected by the trypsin sensitivity of the gamma subunit"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 301(2). 311-316 (2003)
• [文献書誌] Groth G, Hisabori T, Lill H, Bald D.: "Substitution of a single amino acid switches the tentoxin-resistant thermophilic F1-ATPase into a tentoxin-sensitive enzyme"J.Biol.Chem.. 277(23). 20117-20119 (2002)