イオンチャネルの機能に対する水の役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12670053
• Research Institution: Okazaki Research Institutes
• Principal Investigator: 久木田 文夫 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (40113427)
• Keywords: イオンチャネル / 水 / 構造 / 浸透圧 / 粘性 / イカ巨大神経線維 / 蛋白質のゆらぎ / 電位センサー

Research Abstract

電位依存性イオンチャネルの開閉時間は溶液の物理的な特性(粘性・浸透圧)により決定されている。イオンチャネル蛋白質が真空中ではなく水の中で動作するゆえんである。一方で、脂質2重膜の物理的性質は動作時間に関与していない。本研究では、Naチャネル及びKチャネルの動作時間に対する非電解質効果をイカ巨大軸索を用いた実験で詳細に調べ、両者における効果の差違から、イオンチャネルの構造特にポアの構造に対する新たな情報を得ることを目指した。特に、既に発表されているKチャネル・ポアの3次元構造に則して、非電解質・水のポアに対する効果を理論的に解析することを目指した。
実際の実験データでは、電位センサーに対する粘性の効果は、Na及びKチャネルで同様に観察される。これはイオンチャネルの電位依存性開過程はタンパク質の揺らぎの特性に根ざした構造変化であることで説明できた。ポアに対する効果は、Naチャネルでは浸透圧増加で閉じ易くし、逆にKチャネルでは開き易くした。Kチャネルでは水を含むポア内容積が、常識とは逆に開状態では小さくなることを示している。Kチャネル・ポアの3次元構造に則して考えると、可能なモデルである。

Research Products

• [Publications] 久木田文夫: "膜電位依存性イオンチャネルの開機構に対する水の効果"生物物理. 40(3). 185-190 (2000)
• [Publications] Kukita, F.: "K^+channel opened by a water activity decrease"Jpn J Physiol. 51S. S183 (2001)