Elucidating the molecular mechanism of voltage-gated K+ channel KCNQ2 involved in the neuronal excitability and epilepsy

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03200
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: KASUYA Go 自治医科大学, 医学部, 助教 (80845115)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 電位依存性K+チャネル / KCND / KCNQ / 修飾サブユニット

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated how voltage-gated K+ channels are modulated by their ligands or auxiliary subunits. In the case of KCNQ2, we are still determining its structure. In the case of KCND2, we determined the structure of KCND2 in complex with its auxiliary subunits KChIP1 and DPP6S and conducted structure-based electrophysiological analyses. In the case of KCNQ1, we revealed the mechanism of how KCNQ1 is modulated by its auxiliary subunit KCNE3 using voltage-clamp fluorometry.

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電位依存性K+チャネルは、興奮性細胞における神経伝達や活動電位の形成、非興奮性細胞におけるK+リサイクルや恒常性維持など様々な機能に関わる重要な膜タンパク質である。電位依存性K+チャネルの多くはリガンドや修飾サブユニットなど多くの因子の調節を受け機能するが、その仕組みの多くは未だ不明である。本研究では、神経細胞間の情報伝達に関与するKCND2、上皮細胞のK+リサイクルに関与するKCNQ1について、それぞれ構造情報をもとに修飾サブユニットが機能を調節する仕組みを明らかにした。これらの情報は、立体構造や作動機構をもとにした薬剤開発などにつながることが期待される。