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構造生物学:電位とcAMPによりゲート開閉が起こる精子特異的溶質キャリアの構造

Nature 623, 7985 doi: 10.1038/s41586-023-06629-w

新たに特徴が明らかにされた精子特異的Na+/H+交換輸送体は、三者からなるその独特なドメインの構成が目立つ。この輸送体では、古典的な溶質キャリアユニットとイオンチャネルによく見られる2つの調節ドメイン、つまり電位感受性ドメインと環状ヌクレオチド結合ドメインが合体していて、これによって機能的キメラが作られ、厳密に膜電位だけによって活性化される二次能動輸送体となっている。今回、ウニのSpSLC9C1について、リガンドのない場合とリガンド存在下で我々が得た構造から、全体的なドメインの配置と新規な構造カップリング因子が明らかになり、これらからゲート開閉モデルが考えられた。すなわち、新規に見つかったカップリングヘリックスにより伝達される長距離アロステリック効果によって固定状態にあった交換ユニットの解放が、電位センサー中の動きによって間接的に引き起こされるというモデルである。我々はさらに、このキャリアのリガンドであるサイクリックAMPによる調節は、細胞質ゾル側の二量体界面の破壊によって起こり、これが電位感受性ドメイン中のS4の動きのエネルギー障壁を低下させると考える。SLC9C1のメンバーは(哺乳類も含めた)雄の生殖能力に必須であることが明らかになっているので、我々の構造は新たなオンデマンド避妊薬開発の新しい基盤候補を示している。

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