モノメア ATP9A フリッパースの冷凍-EM 構造によって明らかになったユニークなゲートメカニズム
Kazuhiro Abe1, Parthiban Marimuthu2, Yuheng Qian3
1Department of Chemistry, Faculty of Science, Hokkaido University, Japan.
哺乳類のATP9Aは,他のP型ATPアゼとは異なり,TM6-10ヘリキスを用いて独特のゲートフォスホリピドをフリップする. このユニークなメカニズムは,より大きなフォスフォリピドの結合を可能にし,負の電荷を持つ脂質でATPaseの活性を増強します.
科学分野:
- 生物化学
- 構造生物学
- 膜輸送
背景:
- P4-ATPasesは,脂質輸送に関与する重要な膜タンパク質です.
- 哺乳類のATP9AとATP9Bは,CDC50補助サブユニットを必要としないユニークなP4-ATPasesである.
- 哺乳類のATP9Aの機能と構造は,ほとんど特徴づけられていない.
研究 の 目的:
- ヒトの単体ATP9Aの構造とメカニズムを解明する.
- ATP9Aの独特のゲートメカニズムを理解するために
- ATP9Aの基板特異性とATPアゼ活性を調べる
主な方法:
- 高解像度構造を決定するための冷凍電子顕微鏡 (冷凍EM).
- ATPaseの活性を測定する生化学的測定法
- 脂質結合を研究する分子シミュレーション
主要な成果:
- 外向きのE2P状態のヒトATP9Aの冷凍-EM構造を2.2Å解像度で得られた.
- 2つの異なる形状を特定しました 外側のゲートは開かれ,閉まります.
- 標準的なP型ATPアゼとは異なる,TM6-10ヘリクスを含むユニークなゲートメカニズムを明らかにした.
- フォスファディチルセリンやフォスファディチルノシトールなどの負の電荷を持つフォスファディチル脂肪酸の活性が増加しています.
- シミュレーションでは,リン酸化されたフォスファディチルノシトール種の自発的結合が観察されました.
結論:
- ATP9Aは,TM6-10の再編成によって駆動される新しいゲートメカニズムを利用し,より大きなフォスフォリピドの結合を可能にします.
- このメカニズムは,CDC50が欠けている単体P4B型フリッパースに特異的です.
- ATP9Aの活動は,特定の負の電荷を持つフォスフォリピドによって調節され,それらの輸送における役割を示唆しています.
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