Unique mechanisms of gastric proton pump revealed by

胃质子泵的独特机制揭示

• 批准号: 24870014
• 负责人: ABE Kazuhiro
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-08-31 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24870014/
• 关键词: 生体エネルギー変換; 胃プロトンポンプ; P型ATPase; 膜タンパク質; 極低温電子顕微鏡; 電子線結晶学

In response to food intake, pH of our stomach reaches around 1. This highly acidic environment is generated by Gastric proton pump, H+,K+-ATPase, therefore a prominent drug target for the acid-related diseases. Besides its significant interest as a drug target, gastric H+,K+-ATPase faces a remarkable task of pumping protons against a million-fold gradient ranging from pH 7 in the cell to 1 in the stomach. Maintaining a potent concentration gradient of six orders of magnitude is hardly met by any other membrane pump in nature. How does the proton pump generate a million-fold H+ gradient?A key requirement is the transport stoichiometry. By determining a single Rb+-bound structure of H+,K+-ATPase by electron crystallography of 2D crystals prepared by improved carbon sandwich method, we showed the unique structural evidence of 1H+/1Rb+/1ATP transport mode, which is prerequisite for the generation of the potent proton gradient across the membrane.

为了响应食物的摄入，我们胃的pH值达到1左右。这种高酸性环境是由胃质子泵、H+、K+-ATP酶产生的，因此是酸相关疾病的重要药物靶标。 除了作为药物靶点的重大意义外，胃 H+,K+-ATP 酶还面临着一项艰巨的任务，即在从细胞 pH 7 到胃 pH 1 的百万倍梯度下泵送质子。 自然界中任何其他隔膜泵都很难满足维持六个数量级的有效浓度梯度。 质子泵如何产生百万倍的 H+ 梯度？一个关键要求是传输化学计量。 通过对改进的碳夹心法制备的二维晶体进行电子晶体学测定，我们确定了 H+,K+-ATPase 的单一 Rb+ 结合结构，展示了 1H+/1Rb+/1ATP 传输模式的独特结构证据，这是产生 1H+/1Rb+/1ATP 传输模式的先决条件。跨膜的有效质子梯度。

项目成果

対向輸送カチオンを一つだけ結合した胃H+,K+-ATPase の8Å 分解能での立体構造

仅具有一个反向转运阳离子结合的胃 H+,K+-ATP 酶的 8Å 分辨率 3D 结构

• 发表时间: 2012
• 作者: Kishi K;Onuma TA;Nishida H;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓

電子顕微鏡のイメージから膜タンパク質の立体構造を再構成する

从电子显微镜图像重建膜蛋白的三维结构

• 发表时间: 2013
• 作者: 松永幸子;高木淳一;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓

電子線結晶学による胃プロトンポンプの立体構造解析

胃质子泵的三维结构电子晶体分析

• 发表时间: 2012
• 作者: Sun;J.;Evrin;C.;Samel;S.;Fernández-Cid;A.;Riera;A.;Kawakami;H.;Stillman;B.;Speck ;C.;and Li;H.;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓

Biochemical and electron crystallographic studies of gastric proton pump

胃质子泵的生化和电子晶体学研究

• 发表时间: 2013
• 作者: Abe;K.
• 通讯作者: K.

胃プロトンポンプの極低温電子顕微鏡による構造解析

使用冷冻电镜技术分析胃质子泵的结构

• 发表时间: 2013
• 作者: Toju H;Sato H;Yamamoto S;Kadowaki K;Tanabe AS;Yazawa S;Nishimura O;Agata K;阿部一啓
• 通讯作者: 阿部一啓