Analysis of the voltage-sensing phosphatase using voltage-clamp fluorometry

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06585
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: Kawanabe Akira 香川大学, 医学部, 講師 (10707128)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 電位依存性ホスファターゼ / 電位依存性 / 脂質代謝酵素 / 電気生理学 / イオンチャネル / 蛍光変化解析

Outline of Final Research Achievements

Inositol phospholipid phosphatases (PIPases) have important physiological functions. In this study, we aimed to clarify the mechanism of enzymatic activity of voltage-sensitive phosphatases (VSP, a type of PIPase) and to elucidate the common operating principle of PIPases. We analyzed local conformational changes from the fluorescence changes of VSPs with unnatural fluorescent amino acid (Anap), and suggested that the relative distance between "voltage sensor" and "enzyme region" changes during VSP activation, which affects the enzyme activity. Based on these results, we also produced functionally-enhanced VSPs.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞膜構成成分の1つであるイノシトールリン脂質 (PI) は、細胞膜上でシグナル伝達の役割も担い、生体の恒常性を維持するために重要である。PIの生理的機能を調整する酵素の1つがイノシトールリン脂質ホスファターゼ (PIPase) であるが分子機能の動作原理まで踏みんだ研究は進んでいない。その中で、われわれは機能解析と構造変化解析を組み合わせることで、動作機構を解明した。得られた知見は、PIPaseをターゲットとする臨床医学・創薬研究の基盤となると考えている。また、新規に作製した機能向上型VSPは、分子ツールとしてのさらなる活用が見込まれるため、研究分野の発展にも貢献できている。