2019 Fiscal Year Annual Research Report
Reconstitution physiology: Functional construction of channel and membrane
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17H04017
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
老木 成稔 福井大学, 高エネルギー医学研究センター, 特命教授 (10185176)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩本 真幸 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (40452122)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 脂質2重膜 / イオンチャネル / 膜張力 / 接触バブル2重膜法 / コレステロール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞膜は分子・細胞・組織という階層の中で生理機能の中核となる反応の場であり、イオンチャネルはその電気的特性によりこの階層をまたいで活動する。チャネルの機能は、脂質2重膜を構成するリン脂質との化学的相互作用など、チャネル－膜系を一体として捉える必要があるが、生体膜は複雑すぎて有効な実験法は限られている。この複雑な課題に人工膜を使った全く新しいアプローチで挑戦するのが本研究である。私達が独自に開発した接触液滴2重膜法は従来の脂質2重膜法にくらべ膜の化学的・物理的環境を自由自在に変えることができ、これが本研究における方法論の基盤である。膜を中心にした統合的実験法を系統的に構築することで、分子・細胞・組織の階層を昇る「再構成生理学」という新しい学問分野を確立するために、イオンチャネルに対する膜の物性の影響について明らかにした。中でもチャネルと膜を人工膜で再構成することを通して、チャネル－膜系の密接な相互作用の動作原理を明らかにすることができた。機械受容性をもたないチャネルであると考えられてきたKcsAカリウムチャネルがチャネルを活性化した条件でのみ膜張力依存性があることを発見した（Iwamoto & Oiki, PNAS 2018）。このことでチャネルが化学刺激と膜張力による二重支配が明らかになった。通常の活性化条件である細胞内酸性だけでなく、膜張力が加わって初めてゲートが開くことが明らかになったのである。さらに実験法の改善を進め、膜張力の絶対値の測定に成功した。一方、チャネル蛋白質をin vitro転写・翻訳系で直接発現させることに成功した（Iwamoto et al. ACS Synth. Biol. 2018）。現在、膜の物理的要因によるチャネル活性の制御という課題が発展の兆しを見せつつある中、新しい再構成実験系の第一歩が確立したといえる。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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