Elucidation of sodium translocation mechanism of Na+-pumping NADH-ubiquinone oxidoreductase from Vibrio cholerae

霍乱弧菌 NaDH-泛醌氧化还原酶钠转运机制的阐明

• 批准号: 22K14837
• 负责人: 桝谷 貴洋
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14837/
• 关键词: 呼吸鎖酵素; ユビキノン; Cryo-EM; コレラ菌; ケミカルバイオロジー; 呼吸鎖; NADH-キノン酸化還元酵素; ナトリウム輸送

ナトリウムイオン輸送型NADH-キノン酸化還元酵素（NQR）は、基質の酸化還元と共役してナトリウムイオンの能動輸送を行う膜タンパク質複合体である。2022年度は基質の酸化還元とナトリウムイオン輸送の共役メカニズムを調べるため、様々な側鎖構造を有するキノン類を合成し、活性を評価した。活性評価にはコレラ菌由来NQRを再構成したプロテオリポソームを用い、キノン類ごとの還元活性と膜電位形成を定量的に測定した。その結果、炭素鎖が３つよりも短い側鎖を有するキノン類では還元は観察されるにも関わらず、ナトリウムイオンが輸送されないことがわかった。この知見は、キノンの側鎖構造が輸送に決定的な役割を担っていることを意味するものであった。次にキノン還元とナトリウムイオン輸送の共役メカニズムを明らかにするために、NQRとキノンの結合状態を調べることとした。その予備段階として、キノン非結合型のNQRの構造をcryo-EMを用いた単粒子解析法による構造解析を実施し、3.1Å分解能で構造を決定した。

钠离子转运 NADH-醌氧化还原酶 (NQR) 是一种膜蛋白复合物，可与底物氧化还原结合主动转运钠离子。 2022年，我们合成了具有各种侧链结构的醌并评估了它们的活性，以研究底物氧化还原和钠离子传输的耦合机制。为了评价活性，使用由霍乱弧菌来源的NQR重构的蛋白脂质体，定量测定各醌的还原活性和膜电位形成。结果发现，侧链短于三个碳链的醌不传输钠离子，尽管观察到还原。这一发现表明醌的侧链结构在运输中起着至关重要的作用。接下来，我们决定研究 NQR 和醌的结合状态，以阐明醌还原和钠离子传输的耦合机制。作为第一步，我们使用冷冻电镜进行单粒子分析，对非醌结合的 NQR 结构进行了结构分析，并以 3.1 Å 的分辨率确定了结构。

项目成果

コレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素におけるユビキノン側鎖の結合部位の同定

霍乱弧菌Na+转运NADH-泛醌氧化还原酶中泛醌侧链结合位点的鉴定

• 发表时间: 2022
• 作者: 石川 萌;桝谷 貴洋;村井 正俊;Nicole L. Butler;Blanca Barquera;三芳 秀人
• 通讯作者: 三芳 秀人

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コレラ菌Na+輸送性NADH-キノン酸化還元酵素に対する阻害剤の作用機構

霍乱弧菌 Na+ 转运 NADH-醌氧化还原酶抑制剂的作用机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 石川 萌;岸川 淳一;桝谷 貴洋;村井 正俊;北隅 優希;Nicole L. Butler;加藤 貴之;Blanca Barquera;三芳 秀人
• 通讯作者: 三芳 秀人

ミトコンドリア呼吸鎖複合体-Iを阻害するアセトゲニンの結合部位の同定

抑制线粒体呼吸链复合物-I 的 acetogenin 结合位点的鉴定

• 发表时间: 2023
• 作者: 西田美咲;桝谷貴洋;村井正俊;三芳秀人
• 通讯作者: 三芳秀人

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• DOI: 10.5260/chara.12.3.36
• 发表时间: 2011-01-01
• 期刊: Charlest. Advis.
• 作者: Hoseth, A.