構造生物学：サルコリピンが結合したカルシウムポンプではカルシウム結合部位が細胞質側に露出した状態で安定化される

筋肉細胞の収縮・弛緩は、細胞質Ca²⁺濃度の連続的に起こる上昇と低下によって制御されている。こうした濃度変化は筋小胞体からのCa²⁺放出により開始され、Ca²⁺除去の主要な機構である筋小胞体へのCa²⁺再隔離により終了する。再隔離には能動輸送が必要であり、これは筋小胞体Ca²⁺-ATPアーゼ（SERCA）により触媒される。SERCAは、骨格や心臓の筋組織の収縮特性の特徴付けに重要な役割を果たしている。SERCA活性は、ホスホランバン（PLB、別名PLN）とサルコリピン（SLN）と呼ばれる2つの小型で相同の膜タンパク質により調節されている。この調節機構を説明するための詳細な構造情報はまだなく、細胞質のCa²⁺がSERCAの膜内結合部位に進入する経路を明らかにする構造的特徴もわかっていない。今回我々は、ウサギ由来のSERCA1a（別名ATP2A1）がSLNと複合体を作った状態の、分解能3.1 Åでの結晶構造を報告する。調節に関わるSLNは、Ca²⁺-ATPアーゼをこれまでに報告されたことのないE1状態にトラップし、この時Ca²⁺部位は、Mg²⁺によって開いた状態で安定化された経路を介して露出状態となる。この構造は、選択的なCa²⁺積み込みとSERCA活性化の仕組みを示唆しており、SLNとPLBによる阻害が、Ca²⁺が結合していないこのE1中間状態の安定化によりもたらされるという機構についての手がかりを与える。今回の結果は、他のイオンポンプの自己阻害ドメインが生体膜を介する輸送を調整する機構の研究に役立つと考えられる。

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