2009 Fiscal Year Annual Research Report
RGS蛋白質によるG蛋白質シグナルの生理的制御機構の解明
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17079005
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
倉智 嘉久 Osaka University, 医学系研究科, 教授 (30142011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲野辺 厚 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (00270851)
村上 慎吾 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (40437314)
古谷 和春 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (40452437)
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| Keywords | RGS蛋白質 / G蛋白質 / シミユレーション / カルシウムシグナル / イオンチャネル |
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| Research Abstract |
RGS (Regulators of G protein signaling)蛋白質は3量体G蛋白質αサブユニットの内因性GTP水解活性を促進し、G蛋白質サイクルを調節する因子である。本研究ではRGS蛋白質の作用・その調節機構の解析、さらにG蛋白質シグナル分子の機能調節機構を明らかにすることで、G蛋白質シグナルの生理的調節機構を統合的に解明することを目的としている。本年度検討した点を以下に示す。
1) RGS蛋白質・G蛋白質サイクル系の数理モデル:
G蛋白質の効果器であるG蛋白質制御内向き整流性K^+(K_G)チャネルの生理的動態を再現するG蛋白質サイクルの数理モデルを構築した。本数理モデルは、m_2アセチルコリン受容体とG蛋白質問の相互作用と、G蛋白質β_γサブユニット(Gβ_γ)とK_Gチャネルの相互作用のそれぞれ2つの過程をモデル化して構築した。前者はThomsen等のモデルを改良し、RGS蛋白質の細胞膜電位依存性の活性調節機構を組み込み、後者はMonod-Wyman-Changeuxのアロステリックモデルを用いた。さらに、Gβ_γとK_Gチャネルの結合特性、リラクセーション等のチャネル電流の時間依存性、GTP濃度依存性、アセチルコリン濃度依存性、膜電位依存性などの異なる電気生理学的特性を同時に満たす速度定数を最適化し、実験を追随する数理モデルの作成に成功した。
2) K_Gチャネルの構造-活性相関:
活性化因子の存在下、非存在下におけるK_Gチャネル分子Kir3.2の細胞質領域のX線立体構造を明らかにし、両者の構造の差異を検討した。その結果、a)活性化因子は分子内結合を切断することによって、チャネルのPlP_2に対する感受性を増加させ、チャネルを活性化させること、b)チャネルポアは部分的に水和した陽イオンが通過できるほど開口しているにも関らず、イオンが透過できない構造であることが明らかと成った。
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