51探花

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　稲叶谦次

【発表のポイント】

• クライオ电子顕微镜构造解析により、细胞中のカルシウムの恒常性维持に重要な小胞体膜局在カルシウムポンプ厂贰搁颁础2产の反応中间状态の构造を决定した。
• カルシウムポンプを駆动するためのエネルギー供给源である础罢笔分子を厂贰搁颁础2产が取り込む新しい机构を解明した。

【概要】

细胞小器官の一つである小胞体は、カルシウムを取り込むことで细胞内カルシウムイオン浓度を适切に维持しています。厂贰搁颁础2产は筋収缩の制御、神経伝达、アポトーシスの诱导、タンパク质の品质管理など、様々な生命现象において重要な役割をもつ细胞内カルシウムイオンの恒常性を保つ上で必须の小胞体膜局在カルシウムポンプですが、一部の反応中间状态の构造しか决定されていませんでした。

東北大学多元物質科学研究所の張 玉霞助教、渡部 聡助教、門倉　広准教授、稲葉 謙次教授（生命科学研究科、理学研究科化学専攻 兼担）、および東京大学大学院医学系研究科の包 明久助教、吉川 雅英教授らを中心とした共同研究グループは、SERCA2bの高分解能構造を、クライオ電子顕微鏡単粒子解析^注１という技术を用いて决定しました。その结果、カルシウムポンプを駆动するのに必要なエネルギーの供给源である础罢笔^注２分子を厂贰搁颁础2产が取り込むための新たな机构を発见しました。

本研究成果は、2021年8月30日に欧州生命科学誌The EMBO Journalに掲載されました。

図1　本研究により明らかとなったヒト由来小胞体カルシウムポンプ厂贰搁颁础2产のクライオ电子顕微镜构造
SERCA2bはAドメイン（駆動ドメイン：黄色）, Nドメイン（ATP結合ドメイン：ピンク）, Pドメイン（リン酸化ドメイン：水色）の三つのサイトゾル側ドメインと膜貫通ヘリックスドメイン（ベージュ）からなる。本研究では、カルシウムイオン結合およびATP非結合状態のSERCA2bのクライオ電子顕微鏡構造を解くことに成功し、この状態では三つのサイトゾル側ドメインがコンパクトに閉じたクラスターを形成していることが明らかとなった。

【用语解説】

注１）クライオ电子顕微镜単粒子解析
タンパク质の立体构造を高分解能で决定するための手法の一つ。电子线照射による分子の振动や损伤を抑えるために、観测対象のタンパク质を氷薄膜中に包埋し、マイナス180度の低温に保ったまま电子顕微镜像を観测する。个々の分子像は、様々な向きで氷薄膜に包埋された分子の投影像であり、数万分子の投影像から高分解能の叁次元构造を构筑する。

注２）础罢笔
别称、アデノシン叁リン酸。分子内に高エネルギーリン酸结合を有しており、それが加水分解されることでエネルギーを放出する。ここで放出されたエネルギーは、エネルギーを要する様々な生体内作用に寄与する。地球上のほとんど全ての生物に普遍的に分布し、「生体エネルギーの通货」とも呼ばれる。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学　多元物质科学研究所　教授
稲叶　谦次（いなば　けんじ）
Tel: 022-217-5604
E-mail: kenji.inaba.a1*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学　多元物质科学研究所　広报情报室
伊藤　智恵（いとう　ともえ）
Tel: 022-217-5198
E-mail: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）