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生命活動のプログラム 酸性オルガネラの形成と機能の解明

研究報告コード R990004220
掲載日 2001年2月6日
研究者
  • 二井 將光
研究者所属機関
  • 大阪大学産業科学研究所
研究機関
  • 大阪大学産業科学研究所生体応答科学研究部門
報告名称 生命活動のプログラム 酸性オルガネラの形成と機能の解明
報告概要 動物細胞の細胞質には、内部が酸性の各種オルガネラが存在し、細胞外からの物質の取り込み、情報伝達などに関与し、多彩な機能を果たしている。これらオルガネラの内部はpH6.5~4.5になっており、酸性オルガネラと呼ぶのにふさわしい。我々は、酸性オルガネラの多彩な機能を理解すると共に、遺伝子からオルガネラの形成機構と、プロトンポンプ、イオンチャネルなどによって内部酸性環境が形成される機構を明らかにすることを本研究の目的としている。平成10年度は、酸性オルガネラのプロトンポンプである液胞型ATPase(V-ATPase)について詳しい解析を行った。V-ATPaseは輸送路部分および表在性部分を持ち、それぞれ多数のサブユニットから構成されている。このV-ATPaseモデルとなりうるプロトンATPaseの反応機構を検討した。さらにマウスと線虫を用いて検討し、プロトンの輸送に関与しているサブユニットには多彩なイソフォームが存在することを示した。
 マウスの発生過程における酸性オルガネラの関与を明らかにするために、16kDaサブユニットを欠失させた。欠失マウスは64細胞期までは発生したが、子宮壁には着床しなかった。即ち子宮壁への着床にオルガネラの内部酸性pHが必須であることを示した。
 また「V-ATPaseを持つ未知の酸性オルガネラは存在しないだろうか」という素朴な発想から、マラリア原虫、松果体、受精卵などに新しい酸性オルガネラが存在することを示した。酸性オルガネラの内部環境の形成を中心に述べたが、これらに加えて酸性オルガネラの構造の形成についても新しい結果が得られた。
研究分野
  • 細胞構成体の機能
  • 細胞膜の輸送
  • 細胞生理一般
  • 遺伝子操作
  • 酵素一般
関連発表論文 (1)H. Yamada, S. Yatsushiro, S. Ishio, M. Hayashi, T. Nishi, A. Yamamoto, M. Futai, A. Yamaguchi and Y. Moriyama. Metabotropic glutamate receptors negatively regulate melatonin synthesis in rat pinealocytes. J. Neurosci., 18, 2056-2062 (1998)
(2)M. Iida, K. Terada, Y. Sambongi, T. Wakabayashi, N. Miura, K. Koyama, M. Futai and T. Sugiyama. Analysis of functional domains of Wilson disease protein (ATP7B) in Saccharomyces cerevisiae. FEBS Lett., 428, 281-285 (1998)
(3)T. Yoshimizu, H. Omote, T. Wakabayashi, Y. Sambongi and M. Futai. Essential Cys-Pro-Cys motif of Caenorhabditis elegans copper transport ATPase. Biosci. Biotechnol. Biochem., 62, 1258-1260 (1998)
(4)M. Hayashi, A. Yamamoto, S. Yatsushiro, H. Yamada, M. Futai, A. Yamaguchi and Y. Moriyama. Synaptic vesicle protein SV2B, but not SV2A, is predominantly expressed and associated with microvesicles in rat pinealocytes. J. Neurochem., 71, 356-365 (1998)
(5)M. Futai, T. Oka, Y. Moriyama, and Y. Wada. Diverse roles of single membrane organelles: factors establishing the acid lumenal pH. J. Biochem., 124, 259-267 (1998)
(6)T. Oka, R. Yamamoto and M. Futai. Multiple genes for vacuolar-type ATPase proteolipids in Caenohabditis elegans: a new gene, vha-3, has a distinct cell-specific distribution. J. Biol. Chem., 273, 22570-22576 (1998)
(7)H. Omote, K. Tainaka, K. Fujie, A. Iwamoto-Kihara, Y. Wada and M. Futai. Stability of the Escherichia coli ATP synthase F0F1 complex is dependent on interactions between γGln-269 and the β subunit loop βAsp-301~βAsp-305. Arch. Biochem. Biophys., 358, 277-282 (1998)
(8)H. Omote and M. Futai. Mutational analysis of F1F0 ATPase: catalysis and energy coupling. Acta Physiol. Scand., 163, Suppl 643, 177-183 (1998)
(9)T. Wakabayashi, N. Nakamura, Y. Sambongi, Y. Wada, T. Oka and M. Futai. Identification of the copper chaperone, CUC-1, in Caenorhabiditis elegans: tissue specific co-expression with the copper transporting ATPase, CUA-1. FEBS Lett., 440. 141-146 (1998)
(10)M. Maeda, K. Hamano, Y. Hirano, M. Suzuki, E. Takahashi, T. Terada, M. Futai and R. Sato. Structure of P-type transporting ATPases and chromosomal locations of their genes. Cell Structure and Function 23, 315-323 (1998)
(11)T. Oka, S. Murakami, Y. Arata, J. Hirabayashi, K. Kasai, Y. Wada and M. Futai. Identification and cloning of rat galectin-2: expression is predominantly in epithelial cells of the stomach. Arch. Biochem. Biolphys., 361, 195-201 (1999)
(12)Y. Sambongi, T. Nagae, Y. Liu, T. Yoshimizu, K. Takeda, Y. Wada and M. Futai. Sensing of cadmium and copper ions by externally exposed ADL, ASE, and ASH neurons elicits avoidance response in Caenorhabditis elegans. NeuroReport, 10, 753-757 (1999)
(13)I. Ueda, Y. Sakurai, T. Kawano, Y. Wada and M. Futai. An unprecedented arylcarbene formation in thermal reaction of non-conjugated aromatic enetetraynes and DNA strand cleavage. Tetrahedron Letters., 40, 319-322 (1999)
(14)H. Murakami, G.H. Sun-Wada, M. Matsumoto, T. Nishi, Y. Wada, M. Futai. Human histamine H2 receptor gene: Multiple transcription initiation and tissue-specific expression. FEBS Lett., 451, 327-331 (1999)
(15)H. Omote, N. Sambonmatsu, K. Saito, Y. Sambongi, A. Iwamoto-Kihara, T. Yanagida, Y. Wada and M. Futai. The γ subunit rotation and torque generation in F1-ATPase from wild-type or uncoupled mutant Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 7780-7784 (1999)
研究制度
  • 戦略的基礎研究推進事業、研究領域「生命活動のプログラム」研究代表者 二井 將光(大阪大学産業科学研究所)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 二井 將光. 生命活動のプログラム 酸性オルガネラの形成と機能の解明. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.120 - 124.

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