2023 年度研究成果報告書

一分子計測法で明らかにするV-ATPaseの機能と構造の相関

研究課題

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研究課題/領域番号	21K15060
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分43040:生物物理学関連
研究機関	分子科学研究所
研究代表者	大友章裕分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (30886560)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	V-ATPase / １分子観察 / ナトリウムイオンポンプ / ATP合成酵素
研究成果の概要	回転型ATPaseの機能と構造の相関解明を目的として、ナトリウムイオン輸送性EhV-ATPaseの回転１分子計測、ATP合成能の検証に取り組んだ。EhV-ATPase全複合体の回転運動を可視化することに成功し、イオン輸送と関連したステップを明らかにした。新たに実験系を構築し、EhV-ATPaseがナトリウムイオンの電気化学ポテンシャルによってATPを合成することを初めて実証した。期待以上の成果としてATPase間の大規模配列比較に基づく変異導入により、EhV-ATPaseをプロトン輸送性へと機能転換することができた。これらの成果は生体内エネルギー変換の理解に貢献するものである。
自由記述の分野	生物物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	回転型ATPaseは生体内エネルギー変換装置として生命科学のみならず、ナノテクノロジー分野においても重要なタンパク質である。これまで理解が不十分であった、イオン輸送部位の回転機構や機能の可逆性、イオン選択機構を明らかにした本成果は、新たな分子モーターの創生や細胞機能制御への展開が期待できる。定量的なナトリウムイオン輸送の検出やATP合成時の回転運動の可視化など今後の課題も明確になり、学術的にも意義が深い。