筋小胞体カルシウムポンプの構造とイオン輸送機構

Structure and ion transport mechanism of the sarcoplasmic reticulum calcium pump

　骨格筋の筋原線維は袋状の構造体に取り囲まれている。この袋状構造体は筋小胞体と呼ばれ，Ca^2＋の貯蔵庫である。筋収縮の際にはこの貯蔵庫からCa^2＋放出チャネルを通じてCa^2＋が放出され，弛緩の際にはCa^2＋ポンプ〔sarco（endo）plasmic reticulum calcium ATPase；SERCA〕がCa^2＋を小胞体内腔に汲み上げ，筋細胞中のCa^2＋濃度をサブμMまで下げる。このようなCa^2＋による筋収縮の制御は，「Ca^2＋が生体反応を制御する」というCa^2＋説の最も顕著な例であるが，江橋による「筋肉の弛緩因子は断片化された筋小胞体であり，弛緩は膜にあるATPaseによってCa^2＋が輸送されるために起こる」との発見^1）がCa^2＋説の嚆矢となった（https：//brh.co.jp/s_library/interview/ 12/）ことは，今や科学の歴史に埋もれかかっているように感じられる。筆者は2000年に最初の結晶構造決定に成功して以来^2），集中してCa^2＋ポンプの構造解析に取り組んできた。その結果，反応サイクルほぼ全体をカバーする14の中間体（うち4つは未発表）の構造決定に成功し（図1），輸送メカニズムの大略は理解できるようなった。ごく簡単に言えば，イオンポンプはミクロの手押しポンプのように働くのである（ただしレバーを押すのはATPではない）^3）。本稿では，Ca^2＋ポンプの分子構造とイオン輸送メカニズムに関し，ごくごく大まかに述べてみたい。