シロイヌナズナのCa²⁺透過性機械受容チャネル候補の出芽酵母を利用した構造機能解析

抄録

我々は、植物の機械刺激受容の分子機構を明らかにする目的で、シロイヌナズナのCa²⁺透過性機械受容チャネル候補の遺伝子MCA1とMCA2を単離した（Nakagawa et al., PNAS 104:3639-3644, 2007）。MCA1とMCA2は、互いにアミノ酸配列上73%の同一性をもち、出芽酵母のCa²⁺透過性機械受容チャネル候補の欠損株(mid1)の低Ca²⁺取込み能を完全に相補する。しかし、MCA1とMCA2はMid1や既知のイオンチャネルとの間にアミノ酸配列上の相同性がない。MCA1とMCA2の構造上の共通した特徴は5つあるが、そのうちの1つがCa²⁺結合領域と予想されるEF-ハンド様モチーフである。Ca²⁺の結合はこの分子の機能制御に重要と予想されるので、⁴⁵Ca²⁺オーバーレイ実験により両タンパク質のCa²⁺結合能を調べた。その結果、両タンパク質ともこのモチーフを含む領域が、確かに⁴⁵Ca²⁺を結合した。さらに、出芽酵母高発現系で発現させたMCA2のショ糖密度勾配遠心法による解析から、MCA2は細胞膜と小胞体膜とは異なるオルガネラ膜に多く存在するが、一部は確かに細胞膜に局在することも明らかにした。これまで及び今回の結果は、MCA1およびMCA2は細胞膜でそれぞれ四量体を形成し得るCa²⁺透過チャネルであり、Ca²⁺によって活性制御を受けることを示唆する。