リン酸輸送担体に秘められた酸化的リン酸化反応の新たな制御機構の可能性

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14657592
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 篠原 康雄 徳島大学, ゲノム機能研究センター, 教授 (60226157)
• キーワード: ミトコンドリア / 酸化的リン酸化反応 / リン酸輸送担体 / 溶質輸送担体 / ヌクレオチド

研究概要

申請者は、ミトコンドリアにおける酸化的リン酸化反応の制御システムに興味をもって研究を進めている。本研究では、内膜の溶質輸送を司るタンパク質の構造と機能に注目し、これによる酸化的リン酸化反応の制御の可能性を探ることを目的とした研究を進めた。内膜のヌクレオチド輸送担体、リン酸輸送担体ならびに脱共役タンパク質の3つの溶質輸送担体は互いに高い一次構造類似性を示すにもかかわらず、それぞれヌクレオチド、リン酸、H+というように、構造が著しく異なるイオンを輸送することが知られている。しかしながら、脱共役タンパク質の活性はヌクレオチドによって活性が制御されることが知られており、これら3つの溶質輸送担体のうちリン酸輸送担体のみがヌクレオチド結合サイトを持たないと考えられてきた。申請者らは「リン酸輸送担体にも実は未同定のヌクレオチド結合部位が存在するのではないか」との作業仮説をもって研究を行っていたが、最近になってリン酸輸送担体にもヌクレオチドアナログが結合することを明らかにすることに成功した(JBC、2001年)。
本研究では、種々のヌクレオチドアナログがリン酸輸送にどのような影響を及ぼすのかの解析を行った。その結果、蛍光性ヌクレオチドアナログでは、すでに報告していたFITCだけでなく、エオシンやエリスロシンでも顕著な阻害が観察され、特に後者のED_<50>は50μMと低いものであった。また、GTPは全くリン酸の取り込みに影響を与えなかったが、ATPはmM以下の濃度においてもリン酸の取り込みを30%程度抑制することが明らかになり、合成されたATPが過剰になると、リン酸輸送にフィードバック阻害を起こしえることを明らかにすることができた。

研究成果

• [文献書誌] N.Yamazaki, Y.Shinohara, K.Tanida, H.Terada: "Structural properties of mammalian mitochondrial ADP/ATP carriers"Mitochondrion. 1. 371-379 (2002)
• [文献書誌] M.Hino, Y.Shinohara, K.Kajimoto, H.Terada, Y.Baba: "Requirement of continuous transcription for production of certain amount of protein by Rapid Translation System"Protein Express.Purif.. 24. 255-259 (2002)
• [文献書誌] E.Majima, M.Takeda, S.Miki, Y.Shinohara, H.Terada: "Close location of the first loop to the third loop of the mitochondrial ADP/ATP carrier deduced from cross-linking catalyzed by copper-o-phenanthroline of the solubilized carrier with Triton X-100"J.Biochem.. 131. 461-468 (2002)
• [文献書誌] Y.Shinohara, M.R.Almofti, T.Yamamoto, T.Ishida, F.Kita, H.Kanzaki, M.Ohnishi, K.Yamashita, S.Shimizu, H.Terada: "Permeability transition-independent release of mitochondrial cytochrome c induced by valinomycin"Eur.J.Biochem.. 269. 5224-5230 (2002)
• [文献書誌] N.Yamazaki, Y.Yamanaka, Y.Hashimoto, T.Hiramatsu, Y.Shinohara, H.Terada: "The gene encoding muscle type carnitine palmitoyltransferase I : comparison of the 5'-upstream region of human and rodent genes"J.Biochem.. 133. 523-532 (2003)
• [文献書誌] K.Kajimoto, T.Daikoku, N.Yamazaki, H.Terada, Y.Shinohara: "Expression profiles of 3 isoforms of inositol (1,4,5)trisphosphate receptor in brown adipose tissue of the rat"Biochem.Pharmacol.. 65. 995-998 (2003)
• [文献書誌] M.R.Almofti, T.Ichikawa, K.Yamashita, H.Terada, Y.Shinohara: "Silver ion induces a cyclosporine A-insensitive permeability transition in rat liver mitochondria and release of apoptogenic cytochrome c"J.Biochem.. 134. 43-49 (2003)
• [文献書誌] K.Kajimoto, T.Daikoku, F.Kita, N.Yamazaki, M.Kataoka, Y.Baba, H.Terada, Y.hinohara: "PCR-select subtraction for characterization of messages remarkably expressed in brown adipose tissue"Mol.Gen.Metabol.. 80. 255-261 (2003)