| 研究課題/領域番号 |
23590062
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| 研究機関 | 東邦大学 |
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研究代表者 |
宮内 正二 東邦大学, 薬学部, 教授 (30202352)
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| 研究分担者 |
菊川 峰志 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 講師 (20281842)
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| キーワード | トランスポーター / 分子弁 / オリゴペプチドトランスポーター / 光駆動性イオンポンプ / 水素結合ネットワーク / pKaシフト / 輸送サイクル |
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| 研究概要 |
本研究では，イオン輸送を伴う起電性輸送担体の分子機構の解明，特に，膜貫通ヘリックス間に形成されている水素結合の基質輸送における役割を解明することを目的として研究を行ってきた．先ず，光駆動性クロライドポンプ（ハロロドプシン (HR)）を用いてCl- 輸送に関与するアミノ酸残基とその役割に関し以下の事を明らかにした．①HRにおけるCl- 逆流防止の分子弁の作動メカニズムとして，レチナールシッフ塩基とSer130との水素結合が重要であること，更に，②Cl- 輸送に伴ったHRにおけるシッフ塩基のpKa低下は，この分子弁が引き起こしていること，③この分子弁形成により，活性化されたSerの水酸基のエネルギーがCl- 輸送の駆動力へ転換されていることについて明らかにした．
更に，他のモデル輸送担体， H+/オリゴペプチド共輸送担体 (PEPT) における，第二膜貫通領域 (TDM2) に存在する輸送活性中心His57と水素結合ネットワークを介して相互作用し，輸送活性調節に関与するアミノ酸残基Ser302を明らかにした．④Ser302は水素結合ネットワークを介してHis57のpKaを低下させ，生理的状態(pH5.5～pH6.0) において輸送活性を最大とする役割を果たしていた．また，Ser302とHis57における水素結合は，基質輸送においても必須な因子でことが明らかとなった．一方，Ser修飾試薬により輸送活性は影響を受けなかったことより，His57のイミダゾ-ル基とSer302の水酸基との間の水素結合はSer水酸基を活性化するほど強くなく，これら相互作用は基質輸送の方向性を決定する分子弁としてではなく，His57のpKaの低下および基質認識のための構造保持として機能していることが明らかとなった．
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