モデル合成ペプチドを用いた平面膜法によるイオンチャネルの構造・活性相関の研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03671027
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 安西 和紀 九州大学, 薬学部, 助手 (70128643)
• 研究分担者: 広野 修一 北里大学, 薬学部, 助教授 (30146328) ; 青柳 東彦 長崎大学, 工学部, 教授 (80037267)
• キーワード: イオンチャネル / 合成ペプチド / Kチャネル / 平面膜法 / 二次構造 / 両親媒性

研究概要

電位依存性Kチャネルのイオン通過孔予想形成部位(SS1-SS2あるいはH5領域と呼ばれる)と同様な一次構造を持つポリペプチド(H5ペプチド)を合成し、脂質膜との相互作用を調べた。CDスペクトルから膜中における二次構造を調べた結果、αヘリックスとβターンから成ることが示唆された。このH5ペプチドを脂質平面膜に組み込むとイオンチャネル活性が検出された。このチャネルの150mMKCl溶液中におけるコンダクタンスは140pSであった。非対称溶液条件の逆転電位からもとめたK^+,Na^+,Cl^-の間の透過性比は1:0.4:3.2でありアニオン透過性であった。ゲーティングに電位依存性はなく、Kチャネルのブロッカーの一つであるテトラエチルアンモニウムはこのチャネル活性を阻害しなかった。H5ペプチドはその構造中にトリプトファン(Trp)を2残基有するので、Trpの蛍光測定により、膜とH5ペプチドとの相互作用およびH5ペプチドの膜中における存在位置を確かめた。Trpの蛍光位置およびヨウ化カリウムやアクリルアミドによる蛍光消光の結果から、H5ペプチドのTrp残基が膜中に存在することが示唆された。以上、CD、平面膜法、蛍光測定の結果より、電位依存性KチャネルのH5領域は膜中に埋まり膜を貫通してイオンチャネルのイオン通過孔を形成し得ることが示された。
膜にカチオン選択性のイオンチャネルを形成する合成塩基性ペプチドArg-4_3[構造はAc(LARL)_3NHCH_3]の3個のアルギニン残基をグルタミン酸に置換したGlu-4_3を合成し膜への作用を調べた。脂質平面膜へのGlu-4_3の作用により膜コンダクタンスが経時的に上昇し、さらに開時間の短いカチオン選択性チャネルが重なって観察された。この結果より、膜に対するGlu-4_3の作用はArg-4_3の作用とは大きく異なることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] T.Iwata,S.Lee,O.Oishi,H.Aoyagi,M.Ohno,K.Shinozaki,K.Anzai,Y.Kirino: "Ion-channel Formation by Various Amphipathic Peptides with the Chain Length to Span Phospholipid Bilayers.Mainly Using 310-Helix Peptide" Peptide Chemistry. 1991. 175-178 (1992)
• [文献書誌] Y.Yoshioka,K.Anzai,Y.Kirino: "Measurement of phosphclipid translocation across plasma membranes with novel radioactive phospholipid probes" J.Pharmacobio-Dyn.15. S-76 (1992)
• [文献書誌] H.Tokumaru,K.Anzai,T.Abe,Y.Kirino: "Purification of the cardiac 1,4-dihydropyridine receptor using immunoaffinity chromatography with a monodonal antibody agaist the α_2δ subunit of the skeletal muscle DHP receptor" Eur.J.Pharmacol. 227. 363-370 (1992)
• [文献書誌] 桐野 豊,安西 和紀: "イオン輸送システム" 蛋白質核酸酵素. (1993)