| 研究課題/領域番号 |
22K19263
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
木瀬 孔明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任准教授 (70769611)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022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 | イオンチャネル / リポソーム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脂質二重膜から構成された生体膜に存在し、膜電位や膜張力変化によって制御されるイオンチャネルは、脱分極や機械的な物理刺激を受けることによって特異的なイオンを膜の内外へ選択的に通し、電気活動や細胞内シグナル伝達、膜内外のイオン組成の維持に寄与する。
本研究では、申請者独自の新規リポソーム再構成法とクライオ電子顕微鏡を組み合わせることによって、既存の技術では不可能であった電位、膜張力依存性イオンチャネルの静止膜電位下、膜張力のかかった状態での構造を解明し、それらのチャネルの開閉（ゲーティングgating）機構の理解を目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、申請者独自の新規リポソーム再構成法とクライオ電子顕微鏡を組み合わせることによって、既存の技術では不可能であった電位、膜張力依存性イオンチャネルの静止膜電位下、膜張力のかかった状態での構造を解明し、それらのチャネルの開閉（ゲーティング）機構の理解を目的とする。
脂質二重膜から構成された生体膜に存在し、膜電位や膜張力変化によって制御されるイオンチャネルは、脱分極や機械的な物理刺激を受けることによって特異的なイオンを膜の内外へ選択的に通し、電気活動や細胞内シグナル伝達、膜内外のイオン組成の維持に寄与する。
電位依存性イオンチャネルの構造はクライオ電子顕微鏡によって多数明らかにされてきたが、膜領域が界面活性剤かナノディスクで覆われた状態であるため、膜電位 0 mVの状態を捉えているに過ぎない。静止膜電位条件下での構造を明らかにするために我々は、電位依存性イオンチャネルをリポソームに再構成し内外のイオン組成を調節することで静止膜電位を作り出す新規技術を開発している。
リポソーム再構成効率を上げる条件の検討を行うにあたって大量のタンパク質量を確保できる点から、バクテリアの電位依存性ナトリウムチャネルNavAbを用いた。リポソームをソ二ケーション、凍結再融解法にて生成する方法を樹立した。均一の膜曲率を持ったリポソームを作製するために、extruderを用いて、リポソームの径を揃える工夫をした。さらに、グリッドの氷にリポソームを効率よく閉じ込めるための方法を見出した。現在は、次なる段階としてリポソーム内外の電位差を作るために、イオノフォアとイオン組成の条件を検討している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
イオンチャネルをリポソームに再構成し、クライオ電子顕微鏡用のグリッドサンプル調製法を開発することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
電位依存性イオンチャネルのリポソーム再構成に際して、イオノフォアとイオン組成の条件を検討し、リポソーム内外の電位差を作る。膜張力依存的イオンチャネルにも着手する。
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