生体中のイオンチャネル複合体の分子構成検出と生理機能解明
Project/Area Number |
21K06786
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
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Research Institution | Jichi Medical University |
Principal Investigator |
中條 浩一 自治医科大学, 医学部, 教授 (80390699)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 電位依存性カリウムチャネル / KCNQ1チャネル / 心臓 / QT延長症候群 / 電位センサードメイン / ゼブラフィッシュ / HCN4チャネル / 修飾サブユニット / イオンチャネル / 全反射蛍光顕微鏡 / 1分子イメージング |
Outline of Research at the Start |
イオンチャネルの多くは、複数種類のサブユニットからなる複合体を構成し、機能を獲得することが知られている。しかしその知見の多くは、主に強制発現系を用いた研究の成果によるものであり、実際の生体内でどのような複合体を構成しているかについては不明な点が多い。本研究は、特に電位依存性K+チャネルKCNQ1とその修飾サブユニットKCNEに注目し、生体における複合体構成ならびに生理機能を明らかにすることが目的である。KCNQ1チャネルを制御する各種KCNEをゼブラフィッシュの心臓に発現させ、生体内での複合体構成を調べたうえで、心臓の生理機能がKCNEの発現によってどのように調節されるかを明らかにする。
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Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、KCNQ1チャネルの修飾サブユニットであるKCNE1とKCNE3について、ゼブラフィッシュゲノムよりプロモーター領域を同定し、それぞれの発現部位を、GFP蛍光を観察することで解析した。KCNE1はヒトなどと同様に心臓での発現が認められたが、そのほか耳、側線などでの発現が認められた。一方KCNE3に関しては、心臓での発現が観察された。ヒトなどにおいては、KCNE3は主に上皮細胞などに発現しているため、生理的な機能がゼブラフィッシュとヒトではやや異なることが示唆された。 このKCNE3について、さらにCRISPR/Cas-9によるknock outラインを作成しているところである。これまでのところ、KCNE3のノックアウトにより発生初期の心臓の大きさに違いがあるという初期データを得ている。 ヒトのKCNE3がKCNQ1チャネルのゲーティングメカニズムを変えて開きっぱなしにするメカニズムについて、KCNQ1チャネルのS1セグメントに着目し、S1セグメントのアミノ酸がKCNE3との結合と機能調節メカニズムに重要であることを明らかにした。具体的にはS1とKCNE3の接触面に存在するすべてのアミノ酸に対して、4~5個の異なるアミノ酸に変異することで、これらのアミノ酸の大きさが最適されていることを示すことができた。この成果はeLife誌に論文として発表した。今後はこの成果をもとに、KCNE1やKCNE4など、KCNEファミリーの他のタンパク質でも同様の最適化が行われているのかを明らかにしていく予定である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ゼブラフィッシュイオンチャネルの機能解析、発現解析、新しいトランスジェニック動物の作成については概ね順調に進展している。
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Strategy for Future Research Activity |
KCNE3のノックアウト動物について、心臓の大きさなどに違いがあるかどうかを詳しく検証する。その他の修飾サブユニットKCNE1,KCNE4についても、プロモーターのクローニングによる発現解析、ノックアウト動物の解析を行う予定である。アフリカツメガエルの卵母細胞を用いた機能解析と併せ、ゼブラフィッシュ生体内での複合体構成とその生理機能を明らかにすることを目指していく。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)