Molecular mechanism of the regulation of Cav1.2 channels by calmodulin

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K07263
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: Kameyama Masaki 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (60150059)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 徐 建軍 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 講師 (10581689) ; 蓑部 悦子 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 講師 (00448581)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: カルシウムチャネル / カルモジュリン / カルシウム依存性不活性化 / カルシウム依存性活性化 / パッチクランプ / プルダウン法 / 蛋白質構造シミュレーション

Outline of Final Research Achievements

Voltage-dependent Cav1.2 channel (Ca2+ channel) has a number of regulatory systems. Among them, calmodulin (CaM)-mediated regulatory systems are important, but their molecular mechanisms are largely unknown. This study was aimed to investigate the molecular mechanisms underlying regulations of Ca2+ channels by CaM. We have confirmed that Ca2+-free CaM (apoCaM) binds only to the proximal C-terminal tail (CT) of Ca2+ channel with a high affinity, while Ca2+/CaM binds to the N-terminal tail (NT), the I-II loop and CT. We have also confirmed that NT and CT are bridged by Ca2+/CaM. Furthermore, it is found that 2 molecules of CaM bind to CT and produce CDI, suggesting the existence of two conformations of CDI.

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、Cav1.2チャネルのCa2+依存性不活性化は、チャネルのN末端とC末端がCa2+結合カルモジュリン(Ca2+/CaM)によって架橋され、それによりチャネルが構造変化を起こしてCDIになるという説と2分子のCa2+/CaMがチャネルのC末端と結合した結果、チャネルが構造変化を起こしてCDIになるという説とが対立して論争している状態である。本研究は、両説共に存在し、並行して起こりうることを示したものであり、学術的意義が大きいと考えられる。