Na^+/H^+交換輸送蛋白質NhaAのpHセンサー機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780503
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 井上 弘樹 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10294448)
• Keywords: 分子生物学 / イオン輸送 / pH依存性 / ナトリウムイオン / 水素イオン / 大腸菌 / H.pylori / NhaA

Research Abstract

Na^+/H^+交換輸送蛋臼質は細菌から高等動植物まで生物に広く存在し,細胞膜内外のNa^+とH^+を交換輸送することにより細胞内pHやNa^+濃度を調節する極めて重要な因子である。Na^+/H^+交換輸送蛋白質は推定アミノ酸一次配列の比較からいくつかのタイプに分類できるが,NhaAと呼ばれるタイプの輸送蛋白質は大腸菌を初め多く細菌から見出されており,アルカリpHで強く活性化を受ける。一方,H. pyloriのNhaAは他の細菌のNhaAと高い相同性を有しているにもかかわらず,pHによらず高い活性を有している。本年の研究で,私はH. pylori NhaAの有するpH非依存性がどの領域あるいは残基によっているのかを明らかにするため,H.pylori NhaAに無作為変異導入をおこない,pH依存性を獲得した変異体の分離を行った。その結果,pH依存性を与える変異は第4および第10膜貫通領域に集中することが明らかとなった。また,活性を失う変異の原因残基は第4,5および第10,11膜貫通領域に多く認められ一次配列上は離れたこれら二つの領域が機能的には強調して働いていることが示唆された。また,pH依存性とイオン交換輸送活性は密に共役している可能性が示唆された。現在,これら二つの領域が空間的に近接している可能性を検討するため,架橋試薬による架橋実験の準備を進めている。この実験のためには,架橋可能なシステイン残基をそれらの領域に導入する必要があると同時に,内在性のシステイン残基を完全に欠損させておく必要がある。現時点までに内在性システイン残基を完全に欠失した変異体NhaAを大腸菌由来のものおよびH.pylori由来のものから作製し,いずれもシステインの欠損により機能が障害を受けないことを確認した。

Research Products

• [Publications] Hiroki Inoue, Yumi Tsuboi, Hiroshi kanazawa: "Chimeric Na^+/H^+ antiporters constructed form NhaA of Helicobacter pylori and Escherichia coli : Implications for domains of NhaA for pH sensing."J. Biochem.. 129. 569-576 (2001)