Structural study of nitotinic acetylcholine receptors using the genetic code expasion

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K07334
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48030:Pharmacology-related
• Research Institution: Osaka Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: Sakata Souhei 大阪医科薬科大学, 医学部, 准教授 (40528006)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アセチルコリン受容体 / 筋弛緩薬 / パンクロニウム / キメラタンパク質

Outline of Final Research Achievements

Pancuronium works as a muscle relaxant by blocking the nicotinic acetylcholine receptors (nAChR) expressed in the skeletal muscles. Early studies suggested that pancuronium is the antagonist of nAChR, however, several data contradict the competitive binding of pancuronium. Although I was planning to search the pancuronium binding site by the genetic code expansion methods, I changed the methods to use the chimeric subunits, which I found in the process of this study, because this is more convenient than the genetic code expansion methods. My study demonstrated that pancuronium sensitivity is not responsible for the extracellular region that has the ligand binding site but for the transmembrane and/or the intracellular regions. This is the first evidence that shows that pancuronium is not an antagonist but an allosteric modulator.

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでパンクロニウムがnAChRをブロックするメカニズムは不明瞭であったが、本研究ではキメラタンパク質を用いて、パンクロニウムはリガンド結合サイトとは異なる場所に結合してnAChRの機能を阻害していることを明らかにした。本研究はパンクロニウムの作用機序を明らかにした初めての研究である。今後、同じ方法により他の筋弛緩薬の作用機序が明らかになることが期待される。
パンクロニウムは筋弛緩薬の一つであり、筋弛緩薬は全身麻酔に必須である。今後、多くの筋弛緩薬の作用機序が解明されれば、新たな筋弛緩薬の開発に繋がることが期待される。