| 研究課題/領域番号 |
21K19215
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
大嶋 篤典 名古屋大学, 細胞生理学研究センター, 教授 (80456847)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | large pore channel / クライオ電子顕微鏡 / 開閉機構 / 構造解析 / ラージポアチャネル / 高分解能構造解析 / 脂質膜再構成 / 開閉メカニズム / 試料調製 / リポソーム / Large Pore Channel / ゲーティングモデル / ナノディスク再構成 / ギャップ結合関連タンパク質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究はlarge pore channelとして知られるヒトパネキシン1(Panx1)の脂質二重膜内における高分解能構造解析をクライオ電子顕微鏡単粒子解析法で行い、新しいチャネル開閉機構の提唱を目指す。具体的にはPanx1チャネルの開状態と閉状態の原子構造を得ることを目的とし、Panx1の野生型、変異体などの複数の高分解能構造を脂質ナノディスクに再構成した状態で解析する。本研究によって、large pore channelがどのように完全な閉状態を実現するのかという問題に対し、Panx1では脂質が関与するという新規開閉モデルの提示を目指す。
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| 研究成果の概要 |
イオンやATPなどのセカンドメッセンジャー、アミノ酸やペプチドなどを非選択的に通す径の大きな通路を持つlarge pore channelの開閉機構を解明することを目的とした構造研究を行った。具体的にはヒトpannexin-1チャネルのナノディスク再構成を行い、クライオ電子顕微鏡単粒子解析法を用いて原子分解能の構造を得た。アポ状態、阻害剤添加条件、N末端あるいはＣ末端領域の欠失変異体の構造解析結果と、電気生理学実験による機能解析結果、共同研究によるMDシミュレーションによる動的構造変化の解析から、脂質がサブユニットの隙間から入り込んでチャネル通路を閉塞する開閉モデルを提示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究はATPや代謝産物などのイオンよりもはるかに大きい分子を通すlarge pore channelの開閉機構の理解につながるものである。本研究で構造解析したヒトpannexin-1が作るチャネルの開閉は、炎症やガンの増殖、てんかんといった症状との関連が示唆されており、pannexin-1を原因とする症状に対する治療法や医薬品の開発が期待される。
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