ナトリウムイオン駆動型べん毛モーターのイオン共役部位と機能相関

钠离子驱动鞭毛运动中的离子共轭位点和功能关系

• 批准号: 08268223
• 负责人: 本間 道夫
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08268223/
• 关键词: イオンチャネル; フェナミル; ビブリオ菌; べん毛; モーター

最近、Na^+駆動型モーターのエネルギー変換ユニットあるいはイオンチャネルに対応すると考えられる遺伝子(motXとmotY)が同定された。MotX、MotYタンパク質は共に1回膜貫通タンパク質で、特にMotXは、Na^+チャネルであると提唱されている。しかし、4回膜貫通型でH^+チャネルであるとされているH^+駆動型モータータンパク質MotAとの相同性はない。このため、Na^+駆動型モーターのエネルギー変換部位は、H^+駆動型のものと大きく異なると推定されていた。ところが、海洋性ビブリオ菌において、我々は2つの新たなモーター遺伝子のクローン化に成功した、。それら遺伝子産物は、H^+駆動型モータータンパク質MotAとMotBと相同性を持つことが分かった。各々、pomA、pomBと名付けられた。PomAタンパク質は4つの推定膜貫通領域を持ち、大腸菌のMotAにおいてイオンの透過に重要であると考えられているアミノ酸がよく保存されていた。このことから、PomAはモーター中でNa^+チャネルとして機能している可能性が考えられた。Na^+駆動型モーターの回転に必須な膜タンパク質はH^+駆動型とは異なり、少なくとも4種類存在することを明らかとした。これによって、Na^+駆動型モーターの分子遺伝学的なアプローチを可能にした。また、我々が研究するべん毛モーターは、解析の進んでいるH^+駆動モーターに比べてイオンとしての取扱いに非常に有利である。次に、モーターの阻害剤であるアミロライドおよびその誘導体を利用できる利点を活かして研究した。アミロライドの誘導体であるフェナミルに耐性になったモーター変異株を単離解析し、耐性の原因が、pomA遺伝子に起こっていることを突き止めた。そこで、耐性株由来のpomAの全塩基配列を決定したところ、唯一の変異として、148番目のAspからTyrへの置換が同定された。これは、特異的阻害剤フェナミルがモーター構成タンパク質と相互作用していることを初めて分子レベルで明らかにしたものであり、動物のフェナミル感受性Na^+チャネルなどと分子レベルでの比較をして、イオンとの機能共関を研究できる道を開いた。

最近，已经确定了与Na^+驱动电动机的能量转换单元或离子通道相对应的基因（Motx和Moty）。 Motx和Moty蛋白都是单个跨膜蛋白，尤其是MOTX是Na^+通道。但是，与H^+ - 驱动的运动蛋白MOTA没有同源性，据说这是四跨膜型H^+通道。因此，据估计，Na^+驱动电动机的能量转换位点与H^+ - 驱动电动机的能量转换位点显着不同。但是，在海洋弧菌细菌中，我们成功克隆了两个新的运动基因。发现这些基因产物与H^+驱动的运动蛋白MOTA和MOTB具有同源性。他们每个人都被命名为Poma和Pomb。 POMA蛋白具有四个假定的跨膜区域，并且氨基酸被认为对大肠杆菌中MOTA的离子渗透很重要。这表明POMA可能在电动机中充当Na^+通道。已经揭示了至少有四种类型的膜蛋白对于Na^+驱动电动机旋转必不可少的膜蛋白，这与H^+驱动的电动机不同。这使Na^+ - 驱动电动机的分子遗传学方法。此外，与目前正在进行分析的H^+驱动器相比，我们正在研究的鞭毛电机在将其视为离子方面非常有利。接下来，我们研究了使用Amiloride，电机抑制剂及其衍生物的优势。我们分离并分析了一种运动突变体，该突变体对苯丙胺的耐药性（链氨基的衍生物）具有抗性，并发现抗性原因是由Poma基因引起的。因此，确定了来自抗性菌株的POMA的整个核苷酸序列，唯一的突变是ASP从位置148的取代为Tyr。这是特定抑制剂首次在分子水平上与运动成分蛋白相互作用，这是通过将它们在分子水平与动物中对苯酰基敏感的Na^+通道进行比较，为与离子进行比较，为与离子进行了研究铺平了道路。

项目成果

Kojima,S.: "Vibrio alginolyticus mutants resistant to phenamil,a specitic inhibitor of the sodium-driven flagellar motor." J.Mol.Biol.265. 310-318 (1997)

Kojima,S.：“溶藻弧菌突变体对 phenamil 具有抗性，phenamil 是钠驱动鞭毛运动的特异性抑制剂。”

Muramoto,K.: "Rotational fluctuation of sodium-driven flagellar motor of vibrio alginolyticus induced by binding of inhibitors." J.Mol.Biol.259. 687-695 (1996)

Muramoto,K.：“抑制剂结合诱导的溶藻弧菌钠驱动鞭​​毛马达的旋转波动。”

Okunishi,I.: "Cloning and characterizatin of motY,a gene coding for a component of the sodium-driven flagellar motor in vibrio alginolyticus." J.Baderiol.178. 2409-2415 (1996)

Okunishi,I.：“motY 的克隆和表征，motY 是一种编码溶藻弧菌钠驱动鞭​​毛运动组件的基因。”