Naチャネル電位センサーの動態とそれに連関した不活性化機能の分子メカニズム

• Project/Area Number: 14770014
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General physiology
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 木下 英司 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (80304418)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2004: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2003: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2002: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 電位依存性 / Na / ナトリウム / チャネル / 毒 / 結合 / 解離 / 受容体

Research Abstract

カリウドバチ毒のPMTX並びに植物毒のグラヤノトキシン(GTX)は電位依存性Naチャネルに特異的に結合し、両者は共にその不活性化の過程を取り除く作用を持ち、また、後者は、チャネルの活性化の電位依存性を過分極方向へシフトさせる効果も持つ。このため、両毒とNaチャネルとの関係を調べることでチャネルのゲート機構についての情報を得ることができる。
申請者らは、以前の研究より、PMTXがラット脳II型のNaチャネルに特異的に作用することを報告した。今回はこの結果に基づいてPMTX誘導体であるp7を合成し、この誘導体が同じく脳II型のNaチャネルに特異的に作用し、しかもNaイオンの透過を抑制するといった全く別の機能を持つことを明らかにした。更には、この誘導体がドメイン3のPループに結合することによって、Na電流を遮断することを明らかにした。以上のことより、本研究において合成されたこの誘導体が、脳虚血時等の神経保護薬として臨床応用出来ることが示唆された。
一方、GTXにおいては、この毒の受容体がラット骨格筋のNaチャネルにおいてすべてのドメイン(4つ)にわたって構成されていることを明らかにした。更に、本研究において独自に開発した新たな測定法に基づいて、Naチャネルに対するGTXの結合速度定数・解離速度定数を算出し、GTX感受性への影響をこれまで明らかとなっている感受性に関わる重要な部位のいくつかの変異体を用いて再検討を行った。その結果、チャネルの部位や置換するアミノ酸によって、結合速度定数・解離速度定数が独立に影響を受け、その中でも特に、ドメイン1セグメント6のL437、ドメイン3セグメント6のS1276、ドメイン4セグメント6のY1586といったアミノ酸が、この毒の受容体の本質を担っていることを明らかとした。

Research Products

• [Journal Article] An alkoxide-bridged dinuclear zinc(II) hexaazacryptate : A novel phosphate capture molecule in aqueous solution (2005)
  • Author(s): Kinoshita, E.
  • Journal Title: Bull.Chem.Soc.Jpn. 78 Pages: 125-131
  • NAID: 10014271953
• [Journal Article] A heteroduplex-preferential T_m depressor for the specificity-enhanced DNA polymerase chain reactions. (2005)
  • Author(s): Kinoshita, E.
  • Journal Title: Anal.Biochem. 337 Pages: 154-160
• [Journal Article] A novel immobilized zinc(II) affinity chromatography for phosphopeptides and phosphorylated proteins. (2005)
  • Author(s): Kinoshita, E.
  • Journal Title: J.Sep.Sci. 28 Pages: 155-162
• [Journal Article] Recognition of phosphate monoester dianion by an alkoxide-bridged dinuclearzinc(II) complex. (2004)
  • Author(s): Kinoshita, E.
  • Journal Title: Dalton Trans. 8 Pages: 1189-1193
• [Publications] Maejima, H: "Distinct sites regulating grayanotoxin binding and unbinding to D4S6 of Nav1.4 sodium channel as revealed by improved estimation of toxin sensitivity."Journal of Biological Chemistry. 278・11. 9464-9471 (2003)
• [Publications] Maejima, H: "Distinct sites regulating grayanotoxin binding and unbinding to D4S6 of Nav1.4 sodium channel as revealed by improved estimation of toxin sensitivity"Journal Biological Chemistry. 278・11. 9464-9471 (2003)
• [Publications] Kinoshita-Kikuta, E: "A novel procedure for simple and efficient genotyping of single nucleotide polymorphisms by using Zn^<2+->cyclen complex"Nucleic Acid Research. 30・22. e126 (2002)
• [Publications] Arikawa, M: "Ca^<2+>-dependent cytoplasmic contractility and crude isolation of a contractile tubules structure from the heliozoon Actinophrys sol"European Journal of Protistology. 38. 365-372 (2002)
• [Publications] Maejima, H: "Structural determinants for the action of grayanotoxin in D1 S4-S5 and D4 S4-S5 intracellular linkers of sodium channel a-subunits"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 295・2. 452-457 (2002)