2022 Fiscal Year Annual Research Report
非天然アミノ酸を利用した、イオンチャネルの特定状態を指向した解析
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20K07284
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
下村 拓史 生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 助教 (50635464)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イオンチャネル / 非天然アミノ酸 / 電気生理学 / 構造生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、非天然アミノ酸の中でも、特定の波長の光照射により周囲の原子と架橋を形成するもの（pcUAA）を利用し、特定の状態を“狙って”機能・構造解析することを目的としている。膜電位依存性K+チャネルであるKv1.2を対象とし、膜電位刺激とあわせて光照射を行うことで、構造・機能について新規の知見を得ることを狙う。
昨年度は、チャネルの電位依存性に重要な働きを持つS4ヘリックスへのpcUAA導入についてスクリーニングを行った。本年度は、S4を取り囲むS1ヘリックスからS3ヘリックスへの導入を行った。導入するpcUAAの種類としては、アジドフェニルアラニン（AzF）を用いた。S4ヘリックスの電位依存的な構造変化に重要な残基であるcharge transfer centerを形成するS2ヘリックス上の残基などに導入したが、光照射によるチャネル活性の変化を示す残基は同定できなかった。これとは別に、S4ヘリックスへのAzF導入位置のスクリーニングを、Kv1.2と同様にしてKv1.2/2.1キメラに対しても行った。これはKv1.2のS3ヘリックスからS4ヘリックスの一部をKv2.1のものと入れ替えたものであり、X線結晶構造解析あるいは低温電子顕微鏡構造解析はこのコンストラクトが用いられている。Kv1.2/2.1キメラのS4ヘリックス上の複数の残基にAzFを導入して、光照射依存的にチャネル活性の変化が生じるかどうかを調べた。これらの中から、光照射に依存してチャネル活性が変化するものを見出した。興味深いことに、Kv1.2とKv1.2/2.1キメラでは、対応するAzF導入箇所であっても光反応性に違いがあることがわかった。これは、２種のチャネル間で異なるS3ヘリックスからS4ヘリックスの構造・機能の違いを反映しているものと考えられる。
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