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構造生物学:カリウムイオン輸送体TrkHの結晶構造

Nature 471, 7338 doi: 10.1038/nature09731

TrkH/TrkG/KtrBタンパク質は、細菌でのK+取り込みにかかわっており、単純なK+チャネルから、複数回の遺伝子重複あるいは融合により進化したのだろうと考えられている。今回我々は、腸炎ビブリオ(Vibrio parahaemolyticus)由来のTrkHの結晶構造を示す。TrkHはホモ二量体で、各プロトマーにイオン透過経路が含まれている。選択性フィルターの構造はK+チャネルと似ているが、かなり短く、骨格と側鎖の酸素原子が内側を覆っている。機能研究から、TrkHはより小さいNa+またはLi+よりも、K+やRb+の透過に選択性を示すことがわかった。選択性フィルターの細胞内側にあたるところに膜内ループとアルギニン残基があり、ともに非常によく保存されていて、透過経路の狭窄部を形成している。アルギニン残基をアラニンに置換すると、K+の流入速度が大幅に上昇する。これらの結果から、K+選択性の分子基盤が明らかになり、膜輸送体タンパク質のこの大型で重要なファミリーに見られる新規のゲーティング機構が示唆される。

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