BKチャネル開口薬の探索

• Project/Area Number: 21510124
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials/Nanobioscience
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 竹内 裕子 大阪大学, 産業科学研究所, 特任研究員 (00437401)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2010: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2009: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 先端機能デバイス / ナノバイオ / 生体分子 / バイオテクノロジー / BKチャネル / 構造機能連関 / 光学的・電気的同時計測 / 新規開口薬開発 / 脂質平面膜 / 一分子計測

Research Abstract

[BKチャネルの合成と蛍光標識]
昆虫細胞の抽出液を用いて非細胞系でのBKチャネルタンパクの発現を試みた。現在まで真核生物のチャネルを無細胞タンパク合成系で作成した報告はほとんどないが、この方法が確立されれば非天然型アミノ酸の導入も容易であり特定の部位を標識でき、BKチャネルの構造と機能連関を詳細に調べることが可能になる。昨年まで発現が確認できたものは、短いものが多く、全長のものが得られなかった。そのためにsignal sequenceを挿入したが、結果的に大きな変化がなかった。
今年度はWesternのための資料調製の条件を検討し、低温処理を施すことにより、今まで見えていなかった全長のBKチャネルを確認することができた。しかし、発現効率が低いという問題は残っており、今後の検討課題である。
[BKチャネルの一分子イメージング]
BKチャネル一分子の電気的・光学的同時計測のための基本的な装置はすでに出来ているが、本研究では、より安定した効率の良い計測装置の開発を行うことも目的としている。
今年度はチャネルタンパクの不動化と再構築の効率化をはかるため、新しい方法をBKチャネルに応用した。ガラス表面をビオチン化したPEGでコーティングし、人工脂質膜に再構成したBKチャネル(豚の子宮から調製)を接近させた。その際、BKチャネルは一次、二次抗体、ビオチン・アビジン結合を介してビオチン化PEGと結合させた。BKチャネルの脂質膜上での動きはcy5で蛍光標識して調べ、抗体存在下でのBKチャネル一分子の不動化を確認することが出来た。PEGコートを用いた研究は、今年度、Langmuirに発表した。これらの方法を用いることにより、今後、一分子で一定時間安定して電気的・光学的同時計測を行えることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Simultaneous optical and electrical single channel recordings on a PEG-glass. (2010)
  • Author(s): Toru Ide, Yuko Takeuchi, Hiroyuki Noji, Kazuhito Tabata
  • Journal Title: Langmuir Volume: Vol.26 Pages: 8540-8543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rearrangements in the KcsA cytoplasmic domain underlie its gating. (2010)
  • Author(s): Minako Hirano, Yuko Takeuchi, Takaaki Aoki, Toshio Yanagida, Toru Ide
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: Vol.285 Pages: 3777-3783
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rearrangements in the KcsA cytoplasmic domain underlie its gaiting (2010)
  • Author(s): M.Hirano, Y.Takeuchi, T.Aoki, T.Yanagida, T.Ide
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry VOL. 285 Pages: 3777-3783
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Current recordings of ion channel proteins immobilized on resin beads (2009)
  • Author(s): M.Hirano, Y.Takeuchi, T.Aoki, T.Yanagida, T.Ide
  • Journal Title: Analytical Chemistry VOL. 81 Pages: 3151-3154
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simultaneous optical and electrical single channel recordings on aPEG glass (2009)
  • Author(s): T.Ide, Y.Takeuchi, H.Noji, K.Tabata
  • Journal Title: Langmuir (In press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Amphotericin B dimers form rectifying channels (2010)
  • Author(s): Nobuaki Matsumori, Yuko Takeuchi, Takakaki Aoki, Minako Hirano, Toru Ide
  • Organizer: 第48回生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] Gating mechanism analysis in voltage sensitive potassium channels (2009)
  • Author(s): Y.Takeuchi, M.Hirano, T.Aoki, T.Yanagida, T.Ide
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 徳島文理大学 (徳島)
  • Year and Date: 2009-10-30
• [Presentation] Single antibiotics channel current measurement and its application for biosensor (2009)
  • Author(s): T.Aoki, M.Hirano, Y.Takeuchi, T.Kobayashi, T.Yanagida, T.Ide
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 徳島文理大学 (徳島)
  • Year and Date: 2009-10-30
• [Presentation] Rearrangements in the KcsA cytoplasmic domain underlie its gating (2009)
  • Author(s): M.Hirano, Y.Takeuchi, T.Aoki, T.Yanagida, T.Ide
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 徳島文理大学 (徳島)
  • Year and Date: 2009-10-30
• [Presentation] Conformational changes in KcsA channel upon pH-dependent gating (2009)
  • Author(s): M.Hirano, Y.Takeuchi, T.Aoki, T.Yanagida, T.Ide
  • Organizer: 第36回国際生理学会大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館 (京都)
  • Year and Date: 2009-07-29
• [Presentation] 電位依存性K+チャネルの一分子同時測定 (2009)
  • Author(s): 竹内裕子, 平野美奈子, 青木高明, 柳田敏雄, 井出徹
  • Organizer: 分子情報生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡市産学連携交流センター (福岡)
• [Presentation] Tip-Dip 法を用いた抗生物質の単一チャネル電流計測および分子センサーへの応用 (2009)
  • Author(s): 青木高明, 平野美奈子, 竹内裕子, 村手源英, 小林俊秀, 柳田敏雄, 井出徹
  • Organizer: 分子情報生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡市産学連携交流センター (福岡)
• [Presentation] 1分子構造・機能同時測定によるカリウムチャネル (KcsA) の開閉機構の解明 (2009)
  • Author(s): 平野美奈子, 竹内裕子, 青木高明, 井出徹
  • Organizer: 分子情報生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡市産学連携交流センター (福岡)
• [Presentation] Gating mechanism analysis in voltage sensitive potassium channels (2009)
  • Author(s): Y.Takeuchi, M.Hirano, T.Aoki, T.Yanagida, T.Ide
  • Organizer: 5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • Place of Presentation: 阪大 銀杏会館 (大阪)
• [Presentation] Rearrangements in the KcsA cytoplasmic domain underlie its gating (2009)
  • Author(s): M.Hirano, Y.Takeuchi, T.Aoki, T.Yanagida, T.Ide
  • Organizer: 5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • Place of Presentation: 阪大 銀杏会館 (大阪)
• [Presentation] Single Antibiotics Channel Current Measurement and its Application for Biosensor (2009)
  • Author(s): T.Aoki, M.Hirano, Y.Takeuchi, T.Kobayashi, T.Yanagida, T.Ide
  • Organizer: 5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • Place of Presentation: 阪大 銀杏会館 (大阪)