蛍光非天然蛍光アミノ酸導入による、イオンチャネルの機能する姿と作動機構の解析

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04021
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 久保 義弘 生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 教授 (80211887)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ATP受容体チャネル / 蛍光非天然アミノ酸 / 動的構造変化

研究成果の概要

典型的膜電位センサーを有しないATP受容体チャネルP2X2の膜電位依存的ゲーティングの分子基盤の解明を目的として、蛍光非天然アミノ酸 (fUAA)の分子内導入を用いた光学的解析を行った。第2膜貫通部位のAla337の位置にfUAAを導入した際、膜電位依存的蛍光強度変化が観察された。その変化は、膜電位全域でリニアであったため、fUAAのelectrochromicな性質によること、337が強い電場内に位置することが示された。ATP存在下で、第1膜貫通部位の Phe44がAla337の近傍に位置するため、強い電場内における両者の相互作用が、膜電位依存性の基盤であることが示唆された。

自由記述の分野

分子生理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ATP受容体チャネルP2X2は、典型的な膜電位センサーが無いにも関わらず、未知のメカニズムにより膜電位依存的ゲーティングを示す。本研究では、この根源的な謎にアプローチした。本研究の特徴として、非天然蛍光アミノ酸を分子内に導入し、膜電位固定下で蛍光測光を行い、膜電位依存的構造変化等を捉える革新的な方法論を用いた点があげられる。本研究で得られた知見、および確立した方法論は、今後、膜タンパク質研究に広く敷衍しうる可能性を有する。