위 양성자 펌프는 위에서 "산"(수소 이온, H +, 양성자라고도 함)을 수송하여 위 내부를 염산과 같은 정도의 강산성 (pH1) 상태로 만듭니다.이 펌프는 세포내의 ATP를 연료로 하여 H+를 농도구배에 반대로 수송하지만, 세포내는 중성(pH7)으로 H+농도가 낮고, 세포외(위중)는 H+농도가 높다( pH1).그 차이는 100만배나 된다.

　이론 계산상, 위양성자 펌프는 위내부가 약산성 상태라면 한 번에 H+를 2개 운반할 수 있지만, 소화시의 위내부가 강산성이라면 1개 밖에 운반할 수 없다.그러나 실제로 한 번에 몇 개의 이온을 운반할 수 있는지는 펌프 발견 이후 40년간 불분명했다.

　연구그룹은 인간 유래의 배양세포를 이용하여 위양성자 펌프를 대량 발현하고, K+ 결합 상태로 조정하여 펌프의 3차원 결정을 작성한 후, 대형 방사광 시설에서 X선 ​​회절 실험을 실시하였다.입체구조의 해석에 의해 이온 결합부에 결합한 K+는 1개였다.위 양성자 펌프가 같은 수의 H+와 K+를 대향 수송하는 것은 이 그룹의 이전 연구에서 밝혀졌으며, 이번에 ATP 1개로부터 얻는 에너지로 H+와 K+를 각 XNUMX개 수송하는 것을 처음 발견했다.

　약산성 상태에서도 K+를 1개밖에 운반할 수 없는 「비효율성」의 이유는, 위양성자 펌프가 강산성 환경에서의 H+방출에 이용하는 리신과 글루탐산의 쌍에 의한 것이다.리신의 플러스 전하가 글루탐산 결합 H+를 억지로 돌출해 H+를 산성 위 내부로 밀어내지만, 이 쌍이 결합부에서 장소를 취해, 물리적으로 2번째의 K+가 결합 불능이 되어 있었다.연구 그룹은 효율보다 강산성 환경 창출을 우선하는 이 구조는 진화의 도태압에 의해 이해할 수 있다고 한다.

논문 정보:【eLife】A single K+-binding site in the crystal structure of the gastric proton pump