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2012 年度 実績報告書

ATP加水分解スイッチ仮説に立脚したABCトランスポータ駆動メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22590212
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

相馬 義郎  慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (60268183)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードABCトランスポータ / ATP加水分解 / ATP結合ドメイン / CFTR / チャネル / 結合エネルギー / ゲーティング / 水和
研究概要

最終(平成24)年度は、ABCトランスポータ・CFTRチャネルのATP依存性ゲーティングサイクルをATPアナログであるピロリン酸PPiを用いて詳しく解析した。その結果、において、チャネル開口中においてATP加水分解が完了した後、NBD2量体が部分解離してポアが閉口した状態Ciになるまでの間に、PPiの結合によって極めて速いレートで開口固定状態への移行が起こる中間状態Xiが存在することを明らかにした。この新規中間状態Xiにおいては、NBD2量体が部分解離しているのにもかかわらずポアが開口状態にある可能性が非常に高く、その場合、一回の開口イベント中に複数個のATP分子が加水分解されうることを示している。
このCFTRチャネルにおけるATP加水分解サイクルとゲーティングサイクルとのルーズカップリングは、CFTRがメンバーであるABCトランスポータ・スーパーファミリーの他の輸送ポンプ分子の場合にも同じ現象が起こっていると想定すると、基質1分子を上り坂輸送(外部仕事)するのに消費されるATPの数(入力エネルギー)が確率的に変化していることを意味しており、生体エネルギーの理解において極めて重要な発見である。
つぎに、金沢大学・安藤敏夫研究室と高速原子間力顕微鏡を用いた共同研究を行い、CFTR1分子の高速AFM像を空間分解能0.1nm・時間分解能300ms/frameで得ることができた。さらにPKA catalytic subunitを投与して観察したところ、CFTR分子の持つリン酸化サイトがあると予想される部位に結合・解離を繰り返す動画を得ることにも成功した。この成果は、日本生物物理学会年会および日本生理学会年会で発表した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] The power stroke driven by ATP binding in CFTR as studied by molecular dynamics simulations2013

    • 著者名/発表者名
      Furukawa-Hagiya T, Furuta T, Chiba S, Sohma Y, Sakurai M
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 ページ: 83-93

    • DOI

      doi: 10.1021/jp308315w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-integral stoichiometry in CFTR gating revealed by a pore-lining mutation2012

    • 著者名/発表者名
      Jih KY, Sohma Y, Hwang TC
    • 雑誌名

      J. Gen. Physiol

      巻: 140 ページ: 347 - 359

    • DOI

      doi:10.1085/jgp.201210834

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a novel post-hydrolytic state in CFTR gating2012

    • 著者名/発表者名
      Jih KY, Sohma Y, Li M, Hwang TC
    • 雑誌名

      J. Gen. Physiol.

      巻: 139 ページ: 359 - 370

    • DOI

      doi:10.1085/jgp.201210789

    • 査読あり
  • [学会発表] 高速AFMによるCFTRチャネルのゆらぎの一分子動態観察2013

    • 著者名/発表者名
      相馬義郎
    • 学会等名
      第90回日本生理学会年会 シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] 高速AFM によるCFTR チャネルの動態観察2012

    • 著者名/発表者名
      Yamashita H, Mio K, Mio M, Uchihashi T, Yasui M, Ando T, Sohma Y
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120922-24
  • [図書] Curcumin: Biosynthesis, Medicinal Uses and Health Benefits2012

    • 著者名/発表者名
      Sohma Y, Yu YC, Miki H, Nakamura Y, Hanyuda A, Lin HY, Yasui M, Bompadre SG, Hwang TC.
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Nova Science Publishers, New York, USA
  • [備考] 慶應義塾大学医学部薬理学教室 教員紹介

    • URL

      http://www.pharm.med.keio.ac.jp/about/sohma.html

  • [備考] Dalton Cardio Res Center, Univ of Missouri, USA

    • URL

      http://dalton.missouri.edu/investigators/sohmay.php

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公開日: 2014-07-24  

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