細胞生物学：コレラ菌のNa⁺輸送型NADH-キノン酸化還元酵素の構造

呼吸鎖でのNADH酸化は、膜を通過するイオン輸送と共役していて、電気化学的勾配が形成される。ナトリウム輸送型NADH-キノン酸化還元酵素（Na⁺-NQR）は、病原性細菌に広く見られる膜タンパク質複合体で、NqrA、B、C、D、EおよびFという6つのサブユニットから構成される。我々の知るかぎり、Na⁺-NQR複合体についての構造情報は現在まで得られていない。今回我々は、Na⁺-NQR複合体の3.5 Å分解能での結晶構造を示す。複合体の細胞質側とペリプラズム側の両方での補因子の配置と、膜に埋め込まれた部分の中央にあるこれまで知られていなかった鉄中心とから、細胞質側のNADHの酸化を行うNqrFサブユニットから膜を通ってペリプラズム側のNqrCへ向かい、細胞質中に位置するNqrA上のキノン還元部位へと戻る電子伝達経路が明らかになった。ナトリウムチャネルは、サブユニットNqrBに位置している。このサブユニットは、Na⁺-NQRで最大の膜中サブユニットであって、尿素輸送体やアンモニア輸送体と構造的に近縁である。今回得られた構造に基づいて、NqrB中のフラビンモノヌクレオチド補因子の酸化還元状態の変化が、観察されたチャネルを通るNa⁺の輸送を引き起こすという、酸化還元駆動型のNa⁺輸送機構を、我々は提案する。

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