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ストイキオメトリーの多様性を考慮に入れた新しい心筋カリウムチャネルモデルの確立

Publicly Offered Research

Project AreaEstablishment of Integrative Multi-level Systems Biology and its Applications
Project/Area Number 23136518
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNational Institute for Physiological Sciences

Principal Investigator

中條 浩一  生理学研究所, 分子生理研究系, 助教 (80390699)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywordsイオンチャネル / 電位依存性カリウムチャネル / 不整脈 / QT延長症候群 / 複合体 / ストイキオメトリー / KCNQ1 / KCNE1 / モデル / イメージング
Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究成果から得られた、KCNQ1とKCNE1の複合体チャネルのストイキオメトリーの多様性について、その機能的な意義を明らかにする目的で、主にアフリカツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的手法により検討を行った。特にその活性化のキネティクスについて、20秒から30秒の脱分極刺激を入れることにより、主に2~3秒程度の時定数を持つ速いコンポーネントと20~30秒に及ぶ遅い時定数を持つ遅いコンポーネントに大別できることを明らかにした。そしてそのコンポーネントの割合が注入するKCNE1のmRNAの量に依存して変化し、KCNE1の量が多いほど遅いコンポーネントの割合が増大することを明らかにした。すなわち、過剰なKCNE1の発現がチャネルの活性に対して抑制的に働いていることがわかった。さらにタンデムコンストラクトを用いることで、4:1、4:2、4:4(KCNQ1:KCNE1の分子比)のストイキオメトリーを持つイオンチャネルを発現させたところ、やはり4:4のチャネルは遅いコンポーネントの割合が高く、活性化のキネティクスが4:2や4:1のチャネルに比べて遅くなっていることが明らかとなった。以上の結果を踏まえ、KCNQ1-KCNE1チャネルのKinetic Modelを構築し、シミュレーションによりModelの妥当性を検討した。4つある電位センサーのうち、KCNE1が結合した電位センサーの電位依存性を変化させることで、4:4あるいは4:2のチャネルの実験結果を再現することができた。今後の課題として、KCNE1が結合した電位センサーと結合していない電位センサーが、実際に異なる動きをしていることを実験で示すことが必要であり、それによりKCNQ1-KCNE1イオンチャネル複合体のKinetic Modelを完成されることができると考えている。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] KCNQ1 subdomains involved in KCNE modulation revealed by an invertebrate KCNQ1 orthologue.2011

    • Author(s)
      Nakajo K, Nishino A, Okamura Y, Kubo Y
    • Journal Title

      J Gen Physiol.

      Volume: 138 Issue: 5 Pages: 521-535

    • DOI

      10.1085/jgp.201110677

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nano-environmental changes by KCNE proteins modify KCNQ channel function2011

    • Author(s)
      Nakajo K, Kubo Y
    • Journal Title

      Channels

      Volume: 5 Issue: 5 Pages: 397-401

    • DOI

      10.4161/chan.5.5.16468

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電位センサードメインを介したKCNQチャネルのゲーティング修飾機構2013

    • Author(s)
      中條浩一
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] イオンチャネル修飾サブユニットの追加による生理機能進化2012

    • Author(s)
      中條浩一
    • Organizer
      第14回日本進化学会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都)
    • Year and Date
      2012-08-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] KCNE3によるゲーティング修飾におけるKCNQ1チャネルS1セグメントの機能的役割2012

    • Author(s)
      中條浩一、西野敦雄、岡村康司、久保義弘
    • Organizer
      第89回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      長野県松本文化会館(長野県)
    • Year and Date
      2012-03-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Ci-KCNQ1, an ortholog of vertebrate KCNQ1 from Ciona intestinalis, has revealed that KCNE1 and KCNE3 utilize different domains of KCNQ1 for the modulation of gating2012

    • Author(s)
      Koichi Nakajo, Atsuo Nishino, Yasushi Okamura, Yoshihiro Kubo
    • Organizer
      Biophysical Society 56th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2012-02-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] サブユニットカウンティング法によるKCNQ1-KCNE1イオンチャネル複合体ストイキオメトリーの発現依存的変化の解析2011

    • Author(s)
      中條浩一、Maximilian H.Ulbrich、久保義弘、Ehud Y.Isacoff
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-09-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2011/11/kcnq1-kcne.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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