第1回分子生命化学セミナーを開催。講師は東京大学定量研の金井博士です。

第1回分子生命化学セミナー
June 12th, 2024 16:00-18:00@7-2-12 Meeting room, Science bldg. #7
東京大学定量研究所膜蛋白質解析研究分野　特任講師

金井隆太　博士

Na⁺,K⁺-ATPaseのNa⁺選択的性と細胞質側ゲート閉鎖の構造的理解

Na⁺,K⁺-ATPaseはATP 1分子あたり3個のNa⁺を細胞外へ、2個のK⁺を細胞内へ能動輸送し、細胞内外でのイオン濃度差を形成する。この能動輸送のためにはNa⁺やK⁺に対する親和性の変化のほか、細胞内側、細胞外側に備わる2つのゲートの開閉が必須であり、これらの状態変化はATP加水分解反応と精緻にカップリングしている。我々はその実体を原子レベルで理解することを目指して、Na⁺,K⁺-ATPaseの様々な中間状態のX線結晶構造解析およびクライオ電顕単粒子解析を進めている。2013年に世界に先駆けてNa⁺を結合し、閉塞した状態(E1~P·ADP·3Na⁺)の結晶構造を報告し、Na⁺選択的結合の仕組みを説明した。しかし、そこでは3個のNa⁺のうち、2個は高親和性な構造には見えないなど、いくつかの疑問が残った。そこで、我々はこれらの疑問に答えるべく、新たなNa⁺結合状態(E1·3Na⁺)の結晶構造を得たほか、その結晶を利用してNa⁺結合前に相当するE1·Mg²⁺状態の構造を得た。その結果、E1·3Na⁺状態では細胞質側ゲートが開いており、3個のNa⁺高親和性な結合を確認できた。また、最初にNa⁺が結合するサイトIIIはE1·3Na⁺状態でも局所的に既に閉塞状態であるのに対し、E1·Mg²⁺状態ではサイトIIIは当然ながら開かれており、その開閉はNa⁺結合に重要な、M6のほどけたループ領域が制御していることが分かった。本セミナーではこのようなNa⁺,K⁺-ATPaseのNa⁺選択的結合と細胞質側ゲートの閉鎖について説明する。