2019 Fiscal Year Research-status Report
リン脂質分布のゆらぎによるイオンチャネル制御機構の解明
| Project/Area Number |
18K19398
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
原 雄二 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60362456)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
|
| Keywords | リン脂質 / リン脂質非対称分布 / イオンチャネル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
生体膜の構成成分であるリン脂質は膜タンパク質と相互作用することで、膜タンパク質の構造や活性などを制御する。リン脂質は脂質二重膜の内層・外層間で特定の輸送体により輸送され、膜内層・外層間でリン脂質分子は不均一に局在することで、様々な細胞現象を規定する。本研究では、細胞膜に局在するイオンチャネルを実験材料として、リン脂質非対称分布およびそのゆらぎが様々なイオンチャネルに対しどのような応答を引き起こすかを解明することで、膜タンパク質‐脂質相互作用の意義、および膜を基軸とする生命現象についてのメカニズム解明を目指してきた。具体的な方策としては以下のとおりである。１）リン脂質非対称分布およびそのゆらぎにより活性制御されるイオンチャネルの同定：カルシウム透過型イオンチャネルを中心とした解析。２）イオンチャネル‐リン脂質間の相互作用様式の解明：リン脂質の非対称分布を感知するアミノ酸部位の決定。３）イオンチャネル‐リン脂質相互作用の意義解明：当該イオンチャネルあるいはリン脂質輸送体欠損マウスの解析。
本研究にて膜リン脂質によるチャネル制御機構を解明することは、膜脂質とタンパク質の織りなす多様な相互作用を理解し、生体膜に機能的な多様性を賦与する分子機構を解明することにつながる。本申請によりイオンチャネルが関わる細胞応答、さらに個体レベルの恒常性維持機構、病態発症機構等についてさらなる理解深化が期待される
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、リン脂質非対称分布により制御されるイオンチャネルの候補として、Transient Receptor Potential（TRP）チャネル等に着目した。活性化をもたらす化合物が既に同定されているTRPチャネル群について検討を行ったところ、TRPA1をはじめとする候補チャネルの同定に至った。
本研究に先立ち、膜張力で活性化されるイオンチャネルPIEZO1について、リン脂質の輸送が重要な活性制御機構であると報告した（Tsuchiya et al., Nature Commun., 2018)。この機構には、リン脂質動態制御機構としてリン脂質フリッパーゼATP11A・CDC50A複合体が関与することを明らかにしたが、依然その分子機構は不明である。そこでリン脂質局在のゆらぎを感知する領域の同定を試みた。これまでの結果、PIEZO1-N末端から中央領域にその感知部位があることを明らかにしており、更なる同定を目指したい。
さらにリン脂質非対称性を感知するPIEZO1について、遺伝子欠損マウスの作出、解析を行った。特に筋再生時の表現型を検討したところ、筋幹細胞にて特異的に欠損した場合、筋再生不全が認められたことから、リン脂質非対称分布により制御されるイオンチャネルの重要性が示された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれまでの研究を論文発表するとともに、以下の研究を進める予定である。
１）リン脂質非対称分布およびそのゆらぎにより活性制御されるイオンチャネルの同定：本来TRPチャネルは温度や酸化ストレスをはじめ環境変化を感知する分子である。そのため現在温度感知と脂質動態の相関を検討しているところである。
現在イオンチャネルの電気生理学的解析用のセットを修理中であり、装置一式が揃い次第、直ちに電気生理学的解析を行う。
２）イオンチャネル‐リン脂質間の相互作用様式の解明：PIEZO1イオンチャネルを中心として、構造生物学的な知見も併用することで、アミノ酸点変異の導入により候補アミノ酸部位の同定を目指す。
３）イオンチャネル‐リン脂質相互作用の意義解明：筋再生に関わるイオンチャネル群のさらなる解析を目指す。
|
| Causes of Carryover |
本申請において、これまでにリン脂質の動態変化により活性制御されるイオンチャネルの同定に成功し、学会発表を行ってきた。現在、論文投稿に向け最終の追加実験を行っており、2020年度中での論文投稿・受領を見込んでおり、延長を申請したため。
当該残金を用いて、リン脂質動態により制御されるイオンチャネルについて、電気生理学的解析等を行う予定である。
|
