2017 Fiscal Year Annual Research Report
電位センサーを標的とした電位依存性イオンチャネルの機能制御と創薬戦略の構築
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17H03978
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
大澤 匡範 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (60361606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横川 真梨子 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 助教 (60648020)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | VGIC / Gating Modifier Toxin / voltage sensing domain / NMR / interaction |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電位依存性イオンチャネル(voltage-gated ion channel, VGIC)は、膜電位に応じた特定イオンの膜透過を通じて膜電位を制御し、神経伝達や心臓の拍動を担う膜タンパク質であり、創薬の標的としても重要である。VGIC は、膜電位に応じた電位センサードメイン(VSD) の構造変化が、ポアドメインのイオン透過路を開閉し、イオンを膜透過させる。本研究では、以下の4 点を通じて、VSDに結合してVGIC の機能を調節するリガンドの作用機序を解明し、VSD を新規創薬標的とする創薬戦略を確立することを目的とする。(1)各リガンドが結合するVSD の機能構造の同定、(2)VSD上の結合部位、結合に伴う構造変化部位、結合様式の構造生物学的解明、(3) VSD の機能構造選択的に結合する新規リガンドの探索、(4)VSD の機能構造選択的な創薬戦略の実現可能性の実証。
これまでにVGICの中で、不整脈に関わるhERG、精子受精能・異物貪食に関わるHv1、構造生物学的解析が進んでいるKvAP について、VSD（KvAP についてはVSD と全長）の大量調製法を確立した。hERGについては、VSDに特異的に結合するGating Modifier ToxinであるAPETx1のrefoldingを伴う大量調製法を確立し、NMRシグナルの帰属を確立するとともに、NMRによりVSDとGMTの直接の相互作用の検出に成功した。また、パッチクランプ実験により、APETx1のhERG阻害活性を確認した。Hv1については、活性化リガンドであるアラキドン酸との相互作用を等温滴定型カロリメトリーで解析する手法を確立した。また、阻害リガンドであるHaTx1の大量調製法の確立を試みている。KvAP-VSDについては、SS-lockingで機能構造を安定化した変異体を大量調製し、結晶化を試みている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
最大の難関であった試料の大量調製法の確立については、hERG-VSD, Hv1, KvAP-VSD, APETx1について、計画通り進捗した。また、相互作用に関しては、APETx1のhERG阻害活性を確認したこと、hERG-VSDとの相互作用をNMRで検出したこと、 Hv1とアラキドン酸との相互作用解析法を確立できたことなど、概ね計画通りであり、順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
まだ、試料調製法の確立できていない、Hv1阻害toxinであるHaTx1の大量調製法を確立し、Hv1の活性に対する影響を評価する。大量調製法を確立し、相互作用も検出できた系については、X線結晶構造解析およびNMRにより、複合体構造を原子レベルで明らかにする。
大量発現が困難なhERG全長などは、酵母での発現を試みる。
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Research Products
(16 results)
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[Journal Article] Molecular mechanism of the ATP-dependent modulation of the Mg2+ channel MgtE for Mg2+ homeostasis2017
Author(s)
Atsuhiro Tomita, Mingfeng Zhang, Fei Jin, Wenhui Zhuang, Hironori Takeda, Tatsuro Maruyama, Masanori Osawa, Ken-ichi Hashimoto, Hisashi Kawasaki, Koichi Ito, Naoshi Dohmae, Ryuichiro Ishitani, Ichio Shimada, Zhiqiang Yan, Motoyuki Hattori, Osamu Nureki
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 8
Pages: 148
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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