腸内連鎖球菌のナトリウムイオン輸送性Ｖ型ＡＴＰアーゼ

腸内連鎖球菌Enterococcus hiraeは耐塩、耐アルカリ性なのです！

腸内連鎖球菌はグラム陽性菌です。高塩、高ｐＨでも生育できます。それは、 細胞膜にナトリウムイオンを排出するＡＴＰアーゼがあるからです。 しかも、このＡＴＰアーゼは真核細胞によく見いだされていたＶ（液胞）型 のＡＴＰアーゼで、真性細菌では私達が初めて見つけだしたのです。

Ｖ型ＡＴＰアーゼって何？

細胞の内外のイオン環境の恒常性維持は、生きとし生けるものにとって不可欠 です。その恒常性維持においては、生体膜に存在するイオン輸送性タンパク質、特にイオン輸送性 ＡＴＰアーゼが重要な役割を担っています。イオン輸送性ＡＴＰアーゼには３種のもの， 細胞膜に主にあるＰ型ＡＴＰアーゼ、ミトコンドリアや細菌細胞膜などにあるＦ型ＡＴＰアーゼ、 真核細胞の細胞内器官の膜に主にあるＶ型ＡＴＰアーゼが知られています。Ｆ型とＶ型 は非常によく似ています。Ｆ型ＡＴＰアーゼはミトコンドリアなどでの基質の酸化のエネルギー を使ったり、葉緑体で光のエネルギーを使ったりして、ＡＴＰを合成するのに働いています。 一方、Ｖ型ＡＴＰアーゼは逆にＡＴＰのエネルギーを使って各種細胞内器官にプロトンを 運び込むために働いています。

このように、Ｖ型ＡＴＰアーゼは細胞内器官や破骨細胞外のｐＨを酸性に保つために 重要な役割を担っています。この酸性ｐＨは、実は細胞内器官でのコレステロール代謝や 老廃物の蓄積や、自己消化などに、また破骨細胞による骨組織破壊に密接に関わっています。 しかも、こうした細胞内器官の働きや破骨細胞の働きの異常が、実は動脈硬化や骨粗鬆症 に関係してくるのです。そのため、この酸性化の機構とｐＨ調節機構は各種の疾病に 重要な関わりを持ち、研究が盛んです。その中で中心的な役割を担っているのがＶ型 ＡＴＰアーゼであり、このＡＴＰアーゼについての研究も重要と考えられています。

私達が見いだしたナトリウムイオン輸送性ＡＴＰアーゼは、真性細菌に初めて報告された Ｖ型ＡＴＰアーゼです。遺伝子のクローニングにより、大量発現・精製が可能となっています。 そこで、私達のＡＴＰアーゼの生化学的・分子生物学的研究により、Ｖ型ＡＴＰアーゼ一般の 諸性質について深い理解が得られるものと期待しています。

これまでの成果

今後の展開

参考事項

ミトコンドリアのＦ型ＡＴＰアーゼはＶ型ＡＴＰアーゼと非常に似ている。このＦ型ＡＴＰアーゼの 触媒頭部部分の三次元構造が Walkerらのグループ(Abrahams et al., Nature 370, 621-628 (1994)）により明らかにされた。さらに、今年日本の吉田らと木下らのグループの共同研究 (Noji et al., Nature 386, 299-302 (1997))により、その触媒頭部が世界最小の モーターであることが示されました。私達のＶ型ＡＴＰアーゼも似た性質を持つと考えて、 研究に取り組んでいます。

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