Ｆ型ＡＴＰ合成酵素のＦＩ複合体の構造、機能および選択性

F型ATP合酶FI复合物的结构、功能和选择性

基本信息

批准号：
13F03705
负责人：
高田彰二
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03705/
关键词：
F型ATP合成酵素 εサブユニット分子動力学シミュレーション

项目摘要

F型ATP合成酵素のATP加水分解阻害機構は、哺乳類と細菌でまったく異なっている。哺乳類では、ｐH依存的に、阻害タンパク質IF1が阻害作用を引き起こすのに対して、細菌では、ATPと、種によってはマグネシウムと, によってεサブユニットが阻害作用を起こしている。この差異を利用すると、εのATP/マグネシウム結合サイトをターゲットにして薬剤を設計できれば、副作用の少ないものになることが期待できる。昨年度我々は、Bacillus subtilisのεサブユニットにおける、これまで知られていなかったMg2+ 結合サイトを明らかにした。この機能的意味を明らかにするために, 今年度我々は、配列上にているBacillus anthracisのεサブユニットの計算を行ったが、Bacillus anthracisにおいては対応するMg2+結合サイトは機能しないことがわかった。また、Bacillus subtilisのεサブユニットにおいて、Mg2+結合を阻害するようなアミノ酸変異を計算モデルに導入し、その変異の効果を調べた。さらに、thermophilic Bacillus PS3のεについて、ATP結合サイトの研究も実施した。この種では、ε結晶構造がダイマーとして得られているが、機能状態はモノマーである。結晶構造において、ATP結合サイトはダイマーの境界にあり、実際、ATP分子は二つのε分子に配位している。そこで、εモノマーについて100nsの分子動力学シミュレーションを行い、それに基づいてATP結合について研究した。ATPを取り巻くArgのコンフォメーションが大きく変化していることが明らかになった。

哺乳动物和细菌之间抑制F型ATP合成酶的ATP水解的机制完全不同。在哺乳动物中，抑制性蛋白IF1以pH依赖性的方式引起抑制作用，而在细菌，ATP和某些物种中，镁导致ε亚基产生抑制作用。使用这种差异，如果可以通过靶向ε的ATP/镁结合位点设计该药物，则可以预期其副作用较少。去年，我们揭示了枯草芽孢杆菌的ε亚基中先前未知的MG2+结合位点。为了阐明这种功能含义，今年我们在序列上计算了炭疽芽孢杆菌的ε亚基，但发现相应的Mg2+结合位点在炭疽芽孢杆菌中不起作用。此外，在枯草芽孢杆菌的ε亚基中将抑制Mg2+结合的氨基酸突变引入了计算模型，并研究了突变的效果。此外，我们还对嗜热芽孢杆菌PS3的ε进行了ATP结合位点的研究。在该物种中，ε晶体结构以二聚体的形式获得，但功能状态是单体。在晶体结构中，ATP结合位点位于二聚体的边界，实际上ATP分子与两个ε分子坐标。因此，在ε单体上进行了100 ns分子动力学模拟，并基于此研究了ATP结合。据透露，围绕ATP的ARG的构象经历了重大变化。