2007 Fiscal Year Annual Research Report
膜を介する(チャネルおよびGPCRを中心とした)情報伝達の分子機構研究
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16001005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤吉 好則 Kyoto University, 大学院・理学研究科, 教授 (80142298)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝口 明 三重大学, 医学部, 教授 (90181916)
安井 正人 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (90246637)
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| Keywords | 水チャネル / イオンチャネル / Gタンパク質共役型受容体 / 細胞接着 / シナプス / 電子線結晶学 / 2次元結晶 / プロテオミクス |
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| Research Abstract |
1.水チャネル、アクアポリンの構造と機能、活性制御、そして高次機能の研究
脳に存在する水チャネルAQP4の発現系を確立し2次元結晶を作製して構造解析し、JMBに発表しが、AQP4はドーパミンなどの神経伝達物質による水透過性の制御が示唆されている。この機構を構造学的に解析するために、セリン残基がリン酸化された状態を模倣する変異体のSer180Aspの発現、精製、2次元結晶化に成功して、データ収集を行った。そのデータによって、AQP4のSer180Asp変異体の構造を2.5Å分解能で解析した。また、水チャネルのファミリーに属しながら、陰イオンを透過する機能が知られているAQP6のAsp60Gly変異体の結晶化は困難であったが、様々な試行錯誤の結果、特殊な脂質を用いることにより、この変異体の2次元結晶ができることを発見して結晶化に成功した。さらに、水チャネルファミリーの中でほとんど完全に保存されているNPA配列が、水チャネルファミリーにありながら例外的に保存されていないAQP11の機能研究を行って水透過性を測定した結果、水の透過機能があることを解明して論文としてBBAに発表した。
2.イオンチャネルの構造と機能解析
電気シナプスをはじめ広い生物学的機能に関わるGap Junction Channel (Cx26)の昆虫細胞による発現系を確立し、2次元結晶を作製し、構造を解析した結果、プラグモデルを提案してPNASに発表した。これらの研究をさらに進めて、アミノ末端(N-末端)6残基を欠失した変異体の発現系を確立し、2次元結晶を作製して、FullのCx26の構造解析との差フーリエを計算することによって、プラグがN-末端によって形成されることを証明した。その結果をCell Communication & Adhesionに発表した。この様にして、これまでの教科書の記述を変えるまったく新しいgating機構、N-末端によるプラグモデルを提案した。
3.GPCR等の構造と機能解析等
GPCRの1つの代表的受容体であるETBRを昆虫細胞SF+細胞を用いて発現し、リガンドが結合した状態の受容体を精製し結晶化を試みているが、構造研究は困難を極めている。それゆえ、別のGPCRであるPACAP受容体の発現系を確立し、結晶化を試みている。神経ホルモンであるプレグネノロン硫酸の生理的機能をCalyx of Heldを用て研究し、直接プレシナプスのN^-,P/Q-タイプのカルシウムチャネルを活性化することを解明し、Eur.J.Neurosci.に発表した。さらに、Na^+チャネル等の電気生理学的、構造生理学的研究を進めている。
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