Novel aspects of Na,K-ATPase structure and mechanism

Na,K-pumpen udveksler Na- og K-ioner over cellemembranen og fungerer derved som et livsnødvendigt batteri, der bl.a. er helt afgørende for, at muskler og nerver kan fungere. Som resultat af et internationalt samarbejde med en japansk gruppe har vi netop i Nature publiceret strukturen af den Na-bundne form af pumpen, hvor man kan se placeringen af Na-ionerne i proteinet. Vi vil nu opklare mekanismen for bindingen af Na-ionerne og for deres dissociation på den anden side af membanen, og identificere indgangs- og udgangsveje for Na i proteinet ved at bestemme strukturer af de andre intermediære former i pumpens cyklus med høj opløsning. Dette kræver fremstilling af Na,K-pumpe protein i en særlig høj oprensning, som kun vores laboratorium mestrer. Strukturbestemmelsen vil gå hånd i hånd med undersøgelser af de enkelte aminosyrers rolle i Na-bindingen og -dissociationen ved hjælp af site-directed mutagenese, hvor mutanter studeres ved hjælp af hurtig kinetiske metoder - bl.a. undersøges en mulig mekanisme for lukningen af indgangen til Na sites. Desuden undersøges mekanismen for binding af inhibitoren oligomycin, der stabiliserer den Na-bundne form. Den nye struktur viser, at aminosyrer, der findes muteret hos patienter med den neurologiske sygdom “alternating hemiplegia of childhood” (AHC), indgår i interaktion med bestemte andre aminosyrer nær Na bindingsstedet. Vi vil nærmere undersøge betydningen af disse interaktioner for pumpens funktion og dermed for sygdommens opståen.

Projektet er finansieret af Det Frie Forskningsråd (bevillings-ID: DFF – 4004-00500).

Projektet består af følgende 5 delprojekter

Project 1: Crystallization of new, essential intermediary forms

Project 2: Model for Na+ binding

Project 3: Glu327 as an occlusion gate

Project 4: Oligomycin binding site

Project 5: Mutations causing Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)

Deltagere i projektet:

Bente Vilsen (bevillingshaver)

Postdoc NN (ansættes snarest muligt)

Ph.d. studerende Hang N. Nielsen

Laborant Randi Scheel

Mads Toustrup-Jensen

Anja P. Einholm

Vivien R Schack

Christian Philip Rønn

Samarbejdspartnere

Chikashi Toyoshima, Tokyo University

Flemming Cornelius, Aarhus Universitet