The master of ion selectivity of ion channels

• Project/Area Number: 24K02168
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
• Research Institution: Wakayama Medical University
• Principal Investigator: 入江 克雅 和歌山県立医科大学, 薬学部, 准教授 (20415087)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 炭竈 享司 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 特任助教 (30579412)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2025: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2024: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
• Keywords: イオン選択性 / イオンチャネル / 構造解析 / 電気生理 / 分子動力学計算

Outline of Research at the Start

ナトリウムイオンやカルシウムイオンは、イオンチャネル内の透過経路が広く、イオンとイオンチャネルとの水和水の交換過程が複雑になり、分別機構の解析が困難である。また、リチウムイオンは薬理学的に重要なイオンであり、ナトリウムチャネルを緩やかに透過するとされるが、この透過過程も不明である。水溶液中のイオンは水和水を1ナノ秒以下の速さで交換するため、高い時間分解能をもつ分子動力学計算（MD計算）により透過過程を解析する。これにより、水和水とイオンの交換過程を詳細に解析することで、Na+やCa2+及びLi+の分別機構の解明を目指す。提唱した分子基盤は、関連残基の変異体の構造解析や電気生理実験にて評価する。