一分子観察によるプロトンポンプ・V-ATPaseの酸性環境制御機構の解析

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21590068
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 岩手医科大学
• 研究代表者: 中西 真弓 岩手医科大学, 薬学部, 准教授 (20270506)
• 連携研究者: 二井 將光 岩手医科大学, 薬学部, 教授 (50012646) ; 後藤 奈緒美 岩手医科大学, 薬学部, 助教 (80403971)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: プロトンポンプ / 一分子観察 / 破骨細胞

研究概要

我々は、破骨細胞のV-ATPase(液胞型プロトンポンプ)が、a3とd2イソフォームの組合せから成る特異的な構造を持つことを明らかにした。破骨細胞において、a3を持つV-ATPaseはリソソーム膜に局在し、リソソームが形質膜へ移動して骨吸収の場を形成するのに必須であった。また、V-ATPaseの作動機構を酵素一分子で観察する実験系と、触媒ドメインとプロトン輸送路の会合状態を検討する系を確立した。これらの実験系は、V-ATPaseのイソフォーム構成の違いによる作動機構や活性調節の差異を解析し、多様な酸性環境の形成機構を解明するために不可欠である。

研究成果

• [雑誌論文] Proton pumping ATPase Rotational Catalysis ; from F-ATPase toward Mammalian V-ATPase. (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Futai, M. Nakanishi-Matsui, H. Okamoto, M. Sekiya, and R. K. Nakamoto
  • 雑誌名: Biochim, Biophys. Acta, 17^<th> European Bioenergetics Conference 巻: (In press)
• [雑誌論文] Roles of theβsubunit hinge domain in ATP synthase F_1 sector : hydrophobic network formed by introducedβPhe174 inhibits subunit rotation (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nakanishi-Matsui, S. Kashiwagi, M. Kojima, T. Nonaka, and M. Futai
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 巻: 395 ページ: 173-177
• [雑誌論文] Single molecule behavior of inhibited and active states of Escherichia coli ATP synthase F_1 rotation (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sekiya, H. Hosokawa, M. Nakanishi-Matsui, M. K. Al-Shawi, R. K. Nakamoto, and M. Futai
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 285 ページ: 42058-42067
• [雑誌論文] The mechanism of rotating proton-pumping ATPases (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nakanishi-Matsui, M. Sekiya, R. K. Nakamoto, and M. Futai
  • 雑誌名: Biochim, Biophys. Acta 巻: 1797 ページ: 1343-1352
• [雑誌論文] プロトンポンプATPaseの回転触媒機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中西(松井)真弓、關谷瑞樹
  • 雑誌名: 日本応用酵素協会誌 巻: No.45 ページ: 11-18
• [雑誌論文] Temperature dependence of single molecule rotation of the Escherichia coli ATP synthase F_1 sector reveals the importance ofγ□βsubunit interactions in the catalytic dwell (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Sekiya, R. K. Nakamoto, M. K. Al-Shawi, M. Nakanishi-Matsui, and M. Futai
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 284 ページ: 22401-22410
• [学会発表] 破骨細胞が有する新規なイソフォーム構成のV-ATPase (2012)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美, 中西(松井)真弓, 二井將光
  • 学会等名: 日本薬学会第132年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] 破骨細胞に発現するV-ATPaseの機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美, 中西(松井)真弓, 二井將光
  • 学会等名: 未来医療開発プロジェクトキックオフミーティング
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] プロトンポンプATPaseの酸性環境形成機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中西(松井)真弓
  • 学会等名: 第36回応用酵素協会研究発表会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Different localization of specific V-ATPase between osteoclast and LPS-induced multinuclear cells (2010)
  • 著者名/発表者名: 中西(松井)真弓、矢野志緒、松元奈緒美、二井將光
  • 学会等名: FASEB Summer research conferences
  • 発表場所: Colorado, USA
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] 破骨細胞におけるV-ATPase a3サブユニット局在オルガネラの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美、平郁子、中西(松井)真弓、二井將光
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Characterization of organelles with V-ATPase a3 subunit in osteoclasts (2009)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美、中西(松井)真弓、平郁子、二井將光
  • 学会等名: JBS Biofrontier Symposium on Biochemistry of pH Homeostasis and Proton Circuit
  • 発表場所: 岩手医科大学矢巾キャンパス
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Subunit rotation of E. coli F_1-ATPase : Effects of mutations in theβsubunit hinge domain (2009)
  • 著者名/発表者名: 中西(松井)真弓, 柏木幸子, 小島正樹, 野中孝昌, 二井將光
  • 学会等名: JBS Biofrontier Symposium on Biochemistry of pH Homeostasis and Proton Circuit
  • 発表場所: 岩手医科大学矢巾キャンパス
  • 年月日: 20090000
• [図書] Roles and Regulatory Mechanism of Proton Pumping V-ATPase in Spermatozoa and Epididymis Physiology. Testis : Anatomy, Physiology and Pathology. (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakanishi-Matsui, Sylvie Breton, Haruko Okamoto, and Masamitsu Futai
  • 出版者: Nova Science Publishers(In press)