| 研究課題/領域番号 |
21K06030
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
高崎 寛子 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教 (50610432)
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| 研究分担者 |
清水 啓史 福井大学, 学術研究院医学系部門, 講師 (50324158)
安永 卓生 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (60251394)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | チャネルタンパク質 / クライオ電子顕微鏡 / 単粒子解析 / ナノディスク / 膜タンパク質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カリウムチャネルKcsAは、分子量70k Daと非常に小さく、チャネル機能を示す最小単位と考えられている。その膜貫通部位の構造は、原核生物からヒトに至るまで高く保存され、さらにナトリウムやカルシウムのイオンチャネルとも共通している。このことから、KcsAをイオンチャネルのモデルタンパク質として用い、様々な研究が進められている。
本研究では、クライオ電子顕微鏡・単粒子解析法を用いて、生体内と同じ脂質二重膜内にあるKcsAの高分解能構造を取得し、多様に存在するイオンチャネル間にある共通のゲーティング機構を原子レベルで明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、イオンチャネルのモデルタンパク質であるKcsAの構造解析を行い、多様に存在するイオンチャネル間の共通のゲーティング機構を明らかにすることを目的としている。目的達成のため、ナノディスク技術を用いて、生体内と同じ脂質二重膜内に存在するKcsAの構造解析を行うこととした。
本研究では、KcsAの活性が確認されているPOPEとPOPGの3:1混合脂質を用い、KcsAを含むナノディスク形成に成功した。これにより、今後の構造解析の基盤を作ることができた。また、KcsAを脂質二重膜内に埋め込んだ状態でのMDシミュレーションを開始し、動態解析やこれまでの構造解析の結果を含め、議論を進めている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
カリウムチャネルのKcsAは、分子量70 kDaと非常に小さく、チャネル機能を示す最小単位と考えられる。その膜貫通部位の構造は、原核生物からヒトに至るまで高く保存され、さらにナトリウムやカルシウムのイオンチャネルとも共通する。KcsAの結晶構造は、KcsAを界面活性剤で可溶化し、さらに抗体を結合させた、特殊な構造であったため、より生体内に近い自然な状態での高分解能構造取得が求められている。
本研究によりナノディスク形成に成功したことで、KcsAの構造解析によってイオンチャネル共通のゲーティング機構を解明する基盤が整ったことは学術的に意義深く、それを用いた機能解析など、応用が期待される。
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