イオンチャネルの開閉に伴う活性化ゲート構造の同定

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680664
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 老木 成稔 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (10185176)
• キーワード: 内向き整流性Kチャネル / ゲーティング / ブロッカー / 電位依存性 / 単一チャネル記録

研究概要

内向き整流性Kチャネルの電位依存的開閉は、他の電位依存性チャネルで明らかになっているようなチャネル蛋白の一部によるものではなく、細胞内多価カチオン(Mg^<2+>とポリアミン)によるブロック現象である。ところがこのチャネルでも深い過分極電位という細胞内カチオンブロックの働かない電位領域ではチャネルの開閉が認められる。この開閉はチャネル分子固有の構造変化によるものと考えられている。まず、これを現象論的に捉えるために電位固定実験を行った。このチャネルは細胞外の二価カチオンによってブロックされるが、過分極電位領域の緩い不活性化はこれらのブロック現象ではないことを細胞外キレート剤存在下での実験で示した。さらに単一チャネル記録によって細胞外ブロッカーが開時間を濃度依存性に延長することを見出した。Neherらのモデルによるとこの現象は開ブロック状態のチャネルが閉状態へ遷移できないときに起こる。すなわち細胞外からポアの浅い位置に入り込む開ブロッカーの存在がチャネルのゲートが閉じるのを妨げていることになる。この現象がブロッカーとゲートの直接相互作用によるものか、あるいは透過イオン流遮断することによるイオン相互作用を介するものであるかを明らかにする必要がある。イオン相互作用の可能性を検討するために細胞外ナトリウムイオンによるブロック現象を詳細に解析した。ナトリウムイオンは電気的距離で評価する限りポアのかなり深い所まで入り込むことが明らかになった。すでに作製したチャネルポアの変異体を使ってブロッカーがゲート因子に与える影響を解析し、ポアの特定部位とゲート因子の相互作用を検討したい。

研究成果

• [文献書誌] Sabirou, Tominaga, Miwa, Okada, Oiki: "A conserved arginine residue in the pore region of an innord rectifier K channel(IRKI) as an ecternal barrier for cationic blochers." J.General Physicology. 110. 665-677 (1997)
• [文献書誌] Liu, Zhao, Ji, Oiki et al: "Therenom of scorpion B.martensi sepatively inhibits transient outuard K^+ rcurrents in neonatsl rat ventricular cells and K^+ channel currents" Biomed Res.18. 383-385 (1997)
• [文献書誌] Sabirou, Okada, Oiki: "Two-sided action of protons on aninward rectifir K^+" Pflugers Arch.433. 428-434 (1997)
• [文献書誌] Oiki, Koeppe, Andersen: "Towards Moleculer Biophysics of Ion Channels" Elsevier, 307 (1997)
• [文献書誌] 老木成稔: "シリーズ-ニューバイオフィジックス(5)イオンチャネル" 共立出版, 224 (1997)