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細胞:Na+/H+アンチポート系の構造と作用機構およびpHによる制御に関する考察

Nature 435, 7046 doi: 10.1038/nature03692

Na+/H+アンチポート系によるナトリウム/プロトン濃度と細胞体積の制御は、すべての細胞の生存にとって重要である。植物と細菌、あるいは、ヒトの心筋では、高塩濃度や極端なpHへの適応にNa+/H+アンチポート系の作用が必要である。この系の活性はpHによって厳しく制御されている。今回我々は、大腸菌や多くの腸内細菌の主要なアンチポート系であるNhaA の、pHで活性を低下させた際の結晶構造を示す。このタンパク質は、負に荷電した漏斗(ファネル)状のイオン通路が細胞質側に開き、膜の中ほどのイオン結合部位と推定される箇所で終わっている。この位置では、交差する伸びた鎖でつながれた2対の短いヘリックスが独特の集合体を作り、均衡の取れた静電環境を生み出している。荷電した基質が結合するとこの電気的均衡が破れて動きが生じ、これにより細胞内外に交互に迅速にアクセスする仕組みが作動可能になると考えられる。このイオン交換装置は、細胞質側のファネルの入り口で感知されるpHシグナルによって引き起こされるコンホメーション変化によって調節される。

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