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 | PDB:1ZCDタンパク質名ナトリウムイオン/水素イオン 逆輸送体 生物種大腸菌 生物学的役割細胞内（細胞質）のpHを厳密に保つことは、生物にとって生死にかかわる重要なことである。なぜならば、細胞内の各種の酵素が本来の機能を発揮するためには適切なpH下に存在することが前提になっており、また細胞の大きさも細胞内外の pH 勾配によって、バランスが取られちょうど良いサイズに保たれているからである。それではどうやって pH、言い換えるとプロトン（水素イオン）の濃度を制御しているのだろうか？ それは細胞膜にある「ナトリウムイオン依存性運搬タンパク質」によって巧妙になされている。 本来、細胞の内外を隔てる細胞膜は脂質二重層で構成されており、プロトンも含め、電荷をもつ分子（イオン）を全く通さない。しかし、膜を貫通するかたちで存在する膜タンパク質（膜輸送タンパク質）が、イオンを通す通路を作り、細胞の内外の各種のイオンの量を選択的に制御している。膜輸送タンパク質には、構造的に運搬タンパク質とチャネルタンパク質の２種類がある。また運搬タンパク質によるイオンの輸送形態には、単輸送（ユニポート）、共輸送（シンポート）、対向輸送（アンチポート）の３種類があり、対向輸送では２種類のイオンが逆方向に運ばれる。「ナトリウムイオン依存性運搬タンパク質」のひとつである Na+/H+ 逆輸送タンパク質は、ナトリウムイオンとプロトンを逆方向に輸送することで、細胞内のプロトンの濃度、つまり pH を制御している。 立体構造の特徴
ここに示した構造は、大腸菌や多くの腸内細菌に見られるナトリウムイオン / プロトン（交換型）逆輸送タンパク質である NhaA のX線構造解析法による酸性条件下における構造である。一方、アルカリ条件下での構造は、低温電子顕微鏡法で低分解能ながらも既に報告されている。NhaA は12本の膜貫通αらせんで構成されている。２本のαらせん（IVとXI）が膜の中間あたりで交差し、細胞質側（細胞の内側）に向けてロート状の空間を形成している。ロートの内側には負電荷のアミノ酸が存在し、ナトリウムイオンを取り込むのに好都合になっているが、細胞内が酸性の場合（pH 6.5以下）には通り抜けられない構造になっている。一方、細胞内がアルカリ性の場合（pH 6.5 以上）には立体構造が大きく変わり（活性化構造）、ナトリウムイオンを細胞外へ出し、プロトンを細胞内へ取り込むことで、細胞内の pH を保っている、と考えられる。 なお、ここに示されている構造は２分子含まれているが、働く単位は１分子である。 この分子は２つのドメインから構成されている。
タンパク質構造データバンク(PDB)参考文献原論文
その他著者: 野村 幸代 |
