分子平行板コンデンサーとしてのミトコンドリアH^+-ATP合成酵素の分子機作

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07044274
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 樋口 富彦 徳島大学, 薬学部, 教授 (50035557)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): PONNAPPA B.C Thomas Jefferson大学, 医学部, 助教授 ; KRAAYENHOF R Vrije大学, 分子生物科学研, 教授 ; DEVENISH R.J Monash大学, 生化学部, 助教授 ; NAGLEY Phill Monash大学, 生化学部, 教授 ; 寺田 弘 徳島大学, 薬学部, 教授 (00035544)
• Keywords: コンデンサー仮説 / 生体エネルギー / 化学浸透圧説 / 異方性阻害剤 / リピド平面二重膜 / 活性制御 / ATP合成酵素 / サブユニットe

Research Abstract

本年度は,分子コンデンサー仮説と化学浸透圧説との最大の論争点である異方性阻害剤の生体膜透過性について調べ,これらの阻害剤は,リピド平面二重膜およびミトコンドリア内膜に対して膜電位の存在下でさえ膜不透過性であることを確証した.ついで,ATP合成酵素の新しい活性制御システムがあることを発見した.今回の発見は,分子コンデンサー仮説を強く支持している.
1)異方性阻害剤のリピド平面二分子膜不透過性:tip-dip法により作製したリピド二分子膜の膜抵抗は,17.08±4.59GΩ(平均±SD,n=12).また,膜電位に依存してK^+が電気泳動的に輸送されるvalinomycin-K^+系では,1mMのK^+の添加により,22.2Gの膜抵抗値が,4.7GΩへと著しく低下した.ところが,1mMのTPP^+,TPMP^+,ethidium,triphenyltetrazolium,ANS等いずれの異方性阻害剤の存在下でさえ膜抵抗は全く変化しなかった.ついで,張り合わせ法で作製したリピド平面二分子膜[^3H]-TPP^+またはethidium^+をcis-側に添加し,trans側に-180mVの膜電位をかけ,これらのイオンの膜透過を調べたところ,全く透過しないことが確証された.
2)ATP合成酵素の新しい活性制御システム
トロポニンのCa^<2+>依存性トロポミオシン結合部位の共通配列と高いホモロジーがあるsubunit eの34〜65残基のペプチドを合成し,このペプチドに対する抗体をウサギを用いて作製し,以下の新事実を発見した.
今回作製した抗subunit e抗体を用いて,SMPのATPase活性に対する抗体の添加効果を調べたところ,抗subunit e抗体を添加したとき活性が上昇することが明かとなった.従って,subunit eがH^+-ATP合成酵素活性の制御に関わる本体である可能性が強く示唆されてきた.

Research Products

• [Publications] Ezaki,J.,Wolfe,L.S.,Higuti,T.,Ishidoh,K.,and Kominami,E.: "Specific Delay of Degradation of Mitochondrial ATP Synthase Subunit c in Late Infantile Neuronal Ceroid-Lipofuscinosis (Batten Disease)" J.Neurochem.64. 733-741 (1995)
• [Publications] Prescott,M.,Higuti,T.,Nagley,P.,and Devenish,R.J.: "The Functional Expression of A Rat cDNA Encoding OSCP In The Yeast Saccharomyces cerevisiae" Biochem.Biophys.Res.Commun.207. 117-124 (1995)
• [Publications] 樋口富彦ら: "エネルギー変換システム「生体超分子システム--生命理解のかなめ--」" 共立出版, 339 (1995)
• [Publications] 樋口富彦,前田好正: "オルガネラの調製法と実験法(ミトコンドリアと呼吸活性測定法)「細胞生物学実験法」" 廣川書店(印刷中),