| Project/Area Number |
22K19290
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
角野 歩 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 助教 (80717140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 克雅 和歌山県立医科大学, 薬学部, 准教授 (20415087)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 電位依存性ナトリウムチャネル / 高速原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Research at the Start |
電位依存性Na+チャネル(Nav)は、神経細胞などでの活動電位の発生に必要不可欠な膜タン
パク質分子である。本研究では、常温水溶液中で生体試料の動的構造を高分解観測できる高速原子間力顕微鏡に電位制御系を導入し、Navの電位依存的な構造変化を観察することで、Navの電位依存的活性調節機構を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
電位依存性ナトリウムチャネルは、生体の活動電位の発生などの極めて重要な生理機能を担う膜タンパク質である。これまでに、電位依存性ナトリウムチャネルの電位センサードメインは、電位依存的な活性化状態によらず、イオンの通り道を形成するポアドメインに常に結合していると考えられてきた。我々は、電位依存性ナトリウムチャネルの常温かつ脂質膜中での構造を明らかにするため、活性化状態の異なる電位依存性ナトリウムチャネルを脂質膜中に再構成して高速原子間力顕微鏡で直接観察し、活性化状態のチャネルでは電位センサードメインがポアドメインに結合しているが、静止状態のチャネルでは両者が解離しており、運動も連動していないことを明らかにした。また、静止状態で解離した電位センサードメインは、ほかのチャネルの電位センサードメインと相互作用して二量体を形成することを発見した。これまでに、電位依存性ナトリウムチャネルは生体内で協同的に活性化することが明らかになっていたが、その協同性の分子機構は明らかになっていなかった。今回発見した、静止状態の電位依存性ナトリウムチャネルにおけるポアドメインから解離した電位センサー間の相互作用は、理論的には生体内の電位依存性チャネルの密度でも頻繁に起きうる相互作用であり、電位依存性ナトリウムチャネルの協同的活性化の分子実態である可能性がある。この発見は、Nature communication誌に掲載された。
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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
電位依存性ナトリウムチャネルの構造変化について新たな発見をし、論文掲載が完了したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
高速原子間力顕微鏡の試料基板上で電位を制御できるようにし、野生型のチャネルの電位依存的活性化の構造動態を直接観察する。
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