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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Structural and functional analysis of sodium selective permeation of voltage dependent sodium channel

Research Project

Project/Area Number 17K17795
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

入江 克雅  名古屋大学, 細胞生理学研究センター, 助教 (20415087)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsイオンチャネル / 構造解析 / イオン選択性 / 電気生理学
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、電気生理学的手法による活性測定とX線結晶構造解析による高分解能の構造情報を組み合わせることによりNavのNaイオン選択的な透過機構の解明を目指している。これまでに原核生物由来ナトリウムチャネルの一種であるNavAbを用いて、1)Liイオン選択性が増す変異体の構造解析と2)イオン選択性フィルターのイオン透過に十分な最小径を持つ変異体の同定を行った。
今年度は1)については、Li選択的な変異体においてイオン選択性フィルター入口のアミノ酸残基を小さい残基にすることでフィルター内に水分子が存在できることを明らかにした。LiイオンはNaイオンよりもイオン半径が小さいが、価数は同じであるためより近く強く水分子と相互作用できるため、水和水の交換速度が遅くなると考えられる。すなわち、フィルター内に水分子が入り込めることで水和水の交換回数を減らすことが可能になるため、それがLiイオンの透過性向上につながったと考えられた。2)については、最小径をもつイオン選択性フィルターについてイオンの取り込みを担う酸性アミノ酸との関係性を解析した。さらに、注目した酸性アミノ酸の数が異なるホモログを複数同定し、これらのイオン選択性を比較したところ高いCa選択性を持つものを同定し、原核生物由来の初の天然のCaチャネルを得ることができた。このチャネルの機能解析から高等生物や原核生物のNaチャネルの先祖のチャネルに相当するものであることが明らかとなり、四量体型イオンチャネルのイオン選択性の派生と展開についての重要な知見を得ることができた。

  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] A native prokaryotic voltage-dependent calcium channel with a novel selectivity filter sequence2020

    • Author(s)
      Shimomura Takushi、Yonekawa Yoshiki、Nagura Hitoshi、Tateyama Michihiro、Fujiyoshi Yoshinori、Irie Katsumasa
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 9 Pages: e52828

    • DOI

      https://doi.org/10.7554/eLife.52828

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A single K+-binding site in the crystal structure of the gastric proton pump2019

    • Author(s)
      Yamamoto Kenta、Dubey Vikas、Irie Katsumasa、Nakanishi Hanayo、Khandelia Himanshu、Fujiyoshi Yoshinori、Abe Kazuhiro
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 8 Pages: e47701

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7554/eLife.47701

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genetic manipulation of autonomic nerve fiber innervation and activity and its effect on breast cancer progression2019

    • Author(s)
      Kamiya Atsunori、Hayama Yohsuke、Kato Shigeki、Shimomura Akihiko、Shimomura Takushi、Irie Katsumasa、Kaneko Ryosuke、Yanagawa Yuchio、Kobayashi Kazuto、Ochiya Takahiro
    • Journal Title

      Nature Neuroscience

      Volume: 22 Pages: 1289~1305

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1038/s41593-019-0430-3

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 新しい選択性フィルター配列を有する原核生物由来膜電位感受性カルシウムチャネルの同定と機能解析2019

    • Author(s)
      下村拓史、米川佳樹、名倉仁、立山充博、藤吉好則、〇入江克雅
    • Organizer
      "生理学研究所 研究会 「イオンチャネルと生体膜のダイナミズム: 構造生物学の先にあるもの」"
  • [Remarks] 細菌のセンサーから紐解く 神経刺激を伝えるタンパク質の太古の姿

    • URL

      http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20200225_ps1.pdf

  • [Remarks] Discovery of bacterial calcium channels

    • URL

      http://en.nagoya-u.ac.jp/research/activities/news/2020/02/discovery-of-bacterial-ancestor-yields-new-insight-into-calcium-channels.html

  • [Remarks] Bacterial ancestor of calcium channels

    • URL

      https://elifesciences.org/for-the-press/ccb788b3/discovery-of-bacterial-ancestor-yields-new-insight-on-calcium-channels

  • [Remarks] Microbes hint at primeval roots for animal protein

    • URL

      https://www.nature.com/articles/d41586-020-00596-2

URL: 

Published: 2021-01-27  

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