国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学細胞生理学研究センターの阿部 一啓 准教授らの研究グループは、胃酸の分泌を担う膜タンパク質である「胃プロトンポンプ」を人工的に改変することで、輸送するイオンの個数を変化させることに成功しました。この成果によって、膜タンパク質が行うイオン認識機構の一端が明らかになりました。
食物を消化する時に、胃の中は塩酸（HCl）で満たされ強い酸性になります（pH1）。「胃プロトンポンプ」は、胃の表面にある膜タンパク質で、胃酸（H⁺）を細胞内から胃の中へ輸送し、同時にカリウムイオン（K⁺）を細胞内に輸送します。「胃プロトンポンプ」と良く似たタンパク質である「ナトリウムポンプ」はK⁺を2つ輸送しますが、「胃プロトンポンプ」は1つだけしか輸送することができず、この理由は40年以上もの長い間、不明でした。
本研究では、「胃プロトンポンプ」にK⁺が2つ結合するようにデザインした変異体を人工的に創り出すことに世界で初めて成功し、K⁺が2つ結合した状態をクライオ電子顕微鏡により「視る」ことで証明しました。
本研究成果は、2021年9月29日19時（日本時間）付「Nature Communications」に掲載されました。
本研究は、科学研究費補助金・基盤研究(21H02426)、AMED創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業(BINDS)JP21am0101074の支援のもとで行われたものです。

【ポイント】

・胃酸分泌を担う膜タンパク質・胃プロトンポンプのメカニズムの研究。
・1つしか結合しないカリウムイオン（K⁺）を2つ結合できるようにタンパク質をデザイン。
・クライオ電子顕微鏡によって、2つ結合したカリウムイオンを視ることに成功。

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【論文情報】

雑誌名：Nature Communications
論文タイトル：Gastric proton pump with two occluded K+ engineered with sodium pump-mimetic mutations
著者：^1,2Kazuhiro Abe, ^2,3Kenta Yamamoto, ^1,2,4Katsumasa Irie, ⁵Tomohiro Nishizawa, ^1,2Atsunori Oshima
¹名古屋大学細胞生理学研究センター、²名古屋大学大学院創薬科学研究科、³（現所属：資生堂株式会社）、⁴(現所属：和歌山医科大学)、⁵横浜市立大学大学院生命医科学研究科　＊名古屋大学関係者に下線
DOI: 10.1038/s41467-021-26024-1
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-021-26024-1

【研究代表者】

細胞生理学研究センター　阿部 一啓　准教授

http://www.cespi.nagoya-u.ac.jp/