硫化水素分子によるイオンチャネルの機能修飾機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Life Science Innovation Driven by Supersulfide Biology |
|---|
| Project/Area Number |
22H05570
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
|
|---|
| Research Institution | Kagawa University |
|---|
Principal Investigator |
川鍋 陽 香川大学, 医学部, 講師 (10707128)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
|
|---|
| Keywords | イオンチャネル / 硫黄 / 硫化水素 / 電位依存性イオンチャネル / 電位依存性 / 電気生理学 / パッチクランプ / H2S |
|---|
| Outline of Research at the Start |
電位依存性カリウムチャネルKv7.2/7.3は、神経細胞における電気信号発生の分子基盤であり、生理的に重要な役割を担っている。近年、神経障害性疼痛において硫化水素H2Sの役割が研究されているが、その分子レベルでの標的がKv7.2/7.3であると提唱されている。
本研究では、Kv7.2/7.3に対するH2Sの作用を検証し、その機能修飾メカニズムの理解を目的としている。電気生理学的手法と蛍光変化解析を駆使し、機能と構造変化の両面からH2Sの効果を検証する。これらの実験と本領域メンバーとの連携により、H2Sによる生体制御の分子レベルでの仕組みを理解し、将来的には創薬・医療の発展への貢献を目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
電位依存性カリウムチャネルKv7.2/7.3は、神経細胞における電気信号発生の分子基盤であり、生理的に重要な役割を担っている。近年、神経障害性疼痛における硫化水素H2Sの役割について研究が進んでいるが、H2Sの分子レベルでの標的がKv7.2/7.3であると提唱されている。本研究ではKv7.2/7.3に対するH2Sの作用を検証し、その機能修飾メカニズムの理解を目的としている。
本年度は、電位依存性カリウムチャネルKvに対するH2S効果の定量化を目指した。哺乳類培養細胞CHOにKvを異種発現させ、電気生理学的手法（Whole-cell Clamp法）にて解析を実施した。H2Sの供給は、NaHSを測定溶液に事前に溶解して行った(NaHSは水溶液下でH2Sを生成する)。その結果、Kv7.2/7.3においては、既報通りにH2Sによる電流上昇が観測された。電位依存性を検討したところ、閾値が負側にシフトしたことから、電位依存性の変化が電流上昇の主因であることが判明した。さらに、電流上昇効果が観測されたのちに還元剤であるDTTで処理したところ、電流上昇は戻り、電位依存性も戻ったため不可逆的な効果ではなく、H2S修飾による効果であることが明らかとなった。
その後、一連の実験の再現実験を繰り返す中で、再現性が取れない結果が得られるようになった。もともとH2Sは反応性が高く酸素に弱いことが知られているため、NaHS粉末状態から試薬調製をした直後に測定する等の改善策を施したが、現在でも再現が取りにくい状態である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、当初の計画通り電位依存性カリウムチャネルKv7.2/7.3に対する硫化水素H2Sの効果を定量化するべく、電気生理学的解析を行った。予備実験ではH2Sによる効果があることが観測されたのだが、その後再現性に問題がありその解決に時間がかかっており研究実施状況はやや遅れていると評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度は当初の実験ではH2Sによる効果があることが観測されたが、その後再現性に問題があり実験が滞っている。H2Sは酸化状態により容易に分解されるため、細胞内の酸化還元的環境の影響をもろに受ける。そこで、細胞膜を切り離したインサイドアウト膜の状態で電流計測を行うことを検討する。この手法により、細胞内環境を考慮する必要がなくなるばかりでなく、実験条件次第で単一チャネル電流の解析も可能であるため、メカニズムの理解に有用であると考えられる。
|
Report
(1 results)
Research Products
(11 results)
-
[Journal Article] Rhodopsin-bestrophin fusion proteins from unicellular algae form gigantic pentameric ion channels2022
Author(s)
Rozenberg A,Kaczmarczyk I,Matzov D,Vierock J,Nagata T,Sugiura M,Katayama K,Kawasaki Y,Konno M,Nagasaka Y,Aoyama M,Das I,Pahima E,Church J,Adam S,Borin VA,Chazan A,Augustin S,Wietek J,Dine J,Peleg Y,Kawanabe A,Fujiwara Y,Yizhar O,Sheves M,Schapiro I,Furutani Y,Kandori H,Inoue K,Hegemann P,Beja O,Shalev-Benami M.
-
Journal Title
Nature Structural & Molecular Biology
Volume: 29
Issue: 6
Pages: 592-603
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
