P型ATPaseによる能動輸送機構の構造的解明
【研究分野】生物物理学
【研究キーワード】
イオンポンプ / 膜蛋白質 / 結晶解析 / エネルギー変換 / 構造生物学 / 蛋白質 / 生物物理
【研究成果の概要】
本研究は、イオン能動輸送機構の完全な理解を第一の目標とし、特に、既に10の中間状態の構造決定に成功しているCa2+ポンプを対象に、イオンポンプは「どうしてそういう構造をとる必要があるのか」を追求した。イオン通路のゲート残基の変異体の結晶構造からプロトンの対向輸送の意義を解明し、Ca2+非存在下でATPを結合した状態の結晶から、ATPのみで起こる構造変化を明らかにした。さらに、4状態のCa2+ポンプ結晶中の脂質二重膜の可視化によって構造変化における燐脂質との相互作用の詳細を初めて明らかにした。
【研究の社会的意義】
イオンポンプは生体の恒常性の維持に極めて重要な役割を持つ膜蛋白質であり、心臓病や癌、神経疾患の治療などの観点からも注目されている。Ca2+ポンプに関しては11の中間状態の構造決定に成功しているのみならず、本研究によって構造変化におけるプロトンの役割や脂質二重膜との相互作用の詳細の解明にまで成功した唯一の膜蛋白質である。原子構造に基づく蛋白質の作動機構の理解がここまで進んだ蛋白質は他に無く、学術的価値は極めて高い。
【研究代表者】