TREK-1チャネルをターゲットとした新薬開発のための分子機構解明

• 研究課題/領域番号: 16K15179
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 老木 成稔 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (10185176)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: イオンチャネル / 脂質２重膜 / リン脂質 / コレステロール / in vitro転写/翻訳 / 脂質二重膜 / 膜張力 / in vitro転写・翻訳系 / 脂質平面膜 / カリウムチャネル / イオン透過 / 蛋白質 / 薬理学 / 生理学

研究成果の概要

チャネルが膜とどのような相互作用を起こすか明らかにするために脂質二重膜法の新しい実験法を開発した。膜に向きをそろえてチャネル挿入するためにin vitro転写/翻訳系でチャネルを発現させたこの結果すべてのチャネルが一方向向きに膜に挿入され、チャネル電流を測定することができた。この系はあらゆるチャネル蛋白質に適用できる。このような系で膜リン脂質の組成を変えてチャネルのゲーティングに対する影響を観察した。特に私達が開発した膜灌流法によってコレステロールを膜に加えることができ、これによりチャネルの活性化ゲートが閉じることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Concurrent In Vitro Synthesis and Functional Detection of Nascent Activity of the KcsA Channel under a Membrane Potential (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto M, Elfaramawy MA, Yamatake M, Matsuura T, Oiki S
  • 雑誌名: ACS Synthetic Biology 巻: 7 号: 4 ページ: 1004-1011
  • DOI: 10.1021/acssynbio.7b00454
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structure and dynamics of solvent molecules inside the polytheonamide B channel in different environments: a molecular dynamics study (2018)
  • 著者名/発表者名: Kalathingal Mahroof、Sumikama Takashi、Mori Toshifumi、Oiki Shigetoshi、Saito Shinji
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 20 号: 5 ページ: 3334-3348
  • DOI: 10.1039/c7cp06299k
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lipid Bilayers Manipulated through Monolayer Technologies for Studies of Channel-Membrane Interplay (2018)
  • 著者名/発表者名: Oiki S, Iwamoto M
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 41 号: 3 ページ: 303-311
  • DOI: 10.1248/bpb.b17-00708
  • NAID: 130006407489
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] チャネルの入口がイオンの透過速度を決める (2018)
  • 著者名/発表者名: 炭竈 享司、老木 成稔
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 58 号: 1 ページ: 012-016
  • DOI: 10.2142/biophys.58.012
  • NAID: 130006322043
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Channel Formation and Membrane Deformation via Sterol-Aided Polymorphism of Amphidinol 3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto M, Sumino A, Shimada E, Kinoshita M, Matsumori N, Oiki S
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 10782-10782
  • DOI: 10.1038/s41598-017-11135-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane Perfusion of Hydrophobic Substances Around Channels Embedded in the Contact Bubble Bilayer (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto M, Oiki S
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 6857-6857
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07048-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oriented Reconstitution of the Full-Length KcsA Potassium Channel in a Lipid Bilayer for AFM Imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Sumino, Takayuki Uchihashi and Shigetoshi Oiki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 8 号: 4 ページ: 785-793
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b03058
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 生物物理学会における多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 豊島 有、飯野 雄一
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 57 号: 1 ページ: 001-001
  • DOI: 10.2142/biophys.57.001
  • NAID: 130005296440
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rectified Proton Grotthuss Conduction Across a Long Water-Wire in the Test Nanotube of the Polytheonamide B Channel. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuki, Y., Iwamoto, M. Mita, K., Shigemi, K., Matsunaga, S., and Oiki
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 12 ページ: 4168-4177
  • DOI: 10.1021/jacs.5b13377
  • NAID: 120006226473
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Digitalized K+ Occupancy in the Nanocayity Holds and Relases Queues of K+ in a Channel. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sumikama,T. and Oiki,S.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 138 号: 32 ページ: 10284-10292
  • DOI: 10.1021/jacs.6b05270
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] コレステロールがKcsAカリウムチャネル機能に及ぼす影響(Effects of cholesterol on the function of the KcsA potassium channel) (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸、老木成稔
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会（アクトシティ浜松、浜松）
• [学会発表] 脂質二重膜がカリウムチャネル開閉に及ぼす多様な影響(Specific and non-specific actions of membrane lipids on the gating of the potassium channel) (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸、老木成稔
  • 学会等名: 日本生物物理学会第55回年会（熊本大学、熊本）シンポジウム「いろんなスケールで働く膜タンパク質の作動原理：実験と理論の新展開（Operating principles of membrane proteins at multiscale resolutions）」
• [学会発表] KcsAカリウムチャネル膜相と作用のための一分子実験法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 学会等名: 蛋白研セミナー(招待講演)
  • 招待講演
• [学会発表] Ion Permeation and Gating of the KcsA Potassium Channel Reconstituted in the Manipulated Membrane. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oiki,S.
  • 学会等名: Ion Channel Modulation Symposium,Cambridge,UK (招待講演) (国際学会)
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Reference Module in Life Sciences. (2016)
  • 著者名/発表者名: Oiki,S.
  • 出版者: Dynanids of the Potassium Channel Pore.
• [産業財産権] 接触液胞2重膜法による膜物性変化の実時間測定法 (2017)
  • 発明者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 権利者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-246976
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] 脂質二重膜形成装置、脂質二重膜形成方法、および評価システム (2017)
  • 発明者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 権利者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-063796
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] 脂質二重膜形成器 (2017)
  • 発明者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 権利者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 産業財産権種類: 意匠
  • 出願年月日: 2017
  • 取得年月日: 2017