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腸内連鎖球菌(Enterococcus hirae)のV-ATPaseの構造。図中の赤線と青線は脂質二重膜。

V型ATPase(Vascuolar Type H+-ATPase、V-ATPase)とはプロトンポンプの一種であり、真核細胞内のリソソームやゴルジ体など細胞小器官の膜や細胞膜上に存在する。液胞型ATPaseとも呼ばれる。V-ATPaseは複数のサブユニットから形成されるタンパク質複合体であり、液胞内へのプロトン(H+)の取り込みに関与する。

分子構造及び発現[編集]

V-ATPaseの構造。緑色のタンパク質複合体がV0、ピンク色のものがV1である。

V-ATPaseは大きく分けてV0とV1の2つのセクターから構成される。その構造や機能はF-ATPaseと呼ばれるプロトンポンプと類似している。

V0セクター[編集]

V0は膜内在性であり、少なくとも4種類のサブユニットからなり、それぞれa,c,d及びeと呼ばれる。cサブユニットはそのアイソフォームであるc'及びc"と共にリング状の構造を形成し、細胞質側からみて左回りの回転をする。

aサブユニットにはa1-a4の4種類のアイソフォームが存在しており、発現する細胞や細胞内の分布が異なる。a1は広範に発現しているが、その他はそれぞれ限られた箇所に発現しており、a2は腎臓や肺、脾臓などに発現、a3は破骨細胞や腎に、a4は腎臓や内耳に発現が見られる。精巣上体や腎臓の細胞ではa2が細胞内の構造体に発現する一方で、a4は細胞膜上に発現している[1][2]。

名称 遺伝子(ヒト) 分子量(kDa) 機能
a ATP6V0A 100-116 イオンチャネル
c,c" ATP6V0C,ATP6V0B 16,21 H+輸送を行う分子モーター
d ATP6V0D 38 －
e ATP6V0E 9 －

V1セクター[編集]

表在性のV1セクターはA-Hの8つの異なるサブユニットから作られている。AとBがそれぞれ3つずつ、計6つのタンパク質でリング状の構造を形成しており、AサブユニットはATPをADP及びピロリン酸に加水分解する働きがある。一方でBサブユニットにもATPの結合部位があり、ATP加水分解の制御に関わっていると考えられる[3]。また、Bサブユニットにはアクチンが結合している[4]。

BサブユニットにはB1とB2のアイソフォームが存在しており、上述のaサブユニットのうちa1,a2及びa4はB2と結合し、a4のみがB1と結合することが報告されている[5]。

名称 遺伝子(ヒト) 分子量(kDa) 機能
A ATP6V1A 70 ATPの加水分解
B ATP6V1B 56
C ATP6V1C 42 固定子
D ATP6V1D 34
E ATP6V1E 31 －
F ATP6V1F 14 －
G ATP6V1G 13 固定子
H ATP6V1H 50

生理機能とその制御[編集]

細胞内の膜状構造に発現するV-ATPaseはオルガネラ内側へ水素イオンを取り込み、オルガネラ内部を酸性に保持する。V0サブユニットのaサブユニットには2つのイオンチャネルが存在し、細胞質側のイオンチャネルをプロトンが通過するとcサブユニットのうちのいずれかに結合する。cサブユニットで構成されるリングはプロトンを乗せたままATPのエネルギーに依存して時計回りにほぼ一回転し、aサブユニットのもうひとつのイオンチャネルへとプロトンを運ぶ。cサブユニットとATP結合部位の数から1つのATPにつき2つのプロトンを輸送するというのが妥当であると考えられている[6]。

V-ATPaseの機能は以下のような機序により制御される。

  • V-ATPase各サブユニットの発現制御
  • V0/V1サブユニットの会合及び解離

V-ATPase阻害薬[編集]

V-ATPase阻害薬の臨床応用[編集]

出典[編集]

  • 今堀 和友、山川 民夫 編集 『生化学辞典 第4版』 東京化学同人 2007年 ISBN 978-4-8079-0670-3

参考文献[編集]

  1. ^ Hurtado-Lorenzo A, Skinner M, El Annan J, Futai M, Sun-Wada GH, Bourgoin S, Casanova J, Wildeman A, Bechoua S, Ausiello DA, Brown D and Marshansky V.(2006)"V-ATPase interacts with ARNO and Arf6 in early endosomes and regulates the protein degradative pathway."Nat Cell Biol 8,124-36. PMID 16415858
  2. ^ Pietrement C, Sun-Wada GH, Silva ND, McKee M, Marshansky V, Brown D, Futai M and Breton S.(2006)"Distinct expression patterns of different subunit isoforms of the V-ATPase in the rat epididymis."Biol Reprod 74,185-94. PMID 16192400
  3. ^ Breton S and Brown D.(2007)"New insights into the regulation of V-ATPase-dependent proton secretion."Am J Physiol Renal Physiol 292,F1-10. PMID 17032935
  4. ^ Holliday LS, Lu M, Lee BS, Nelson RD, Solivan S, Zhang L and Gluck SL.(2000)"The amino-terminal domain of the B subunit of vacuolar H+-ATPase contains a filamentous actin binding site."J Biol Chem 275,32331-7. PMID 10915794
  5. ^ Sun-Wada GH, Murata Y, Namba M, Yamamoto A, Wada Y and Futai M.(2003)"Mouse proton pump ATPase C subunit isoforms (C2-a and C2-b) specifically expressed in kidney and lung."J Biol Chem 278,44843-51. PMID 12947086
  6. ^ Tomashek JJ and Brusilow WS.(2000)"Stoichiometry of energy coupling by proton-translocating ATPases: a history of variability."J Bioenerg Biomembr 32,493-500. PMID 15254384
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