高速AFMによるカリウムチャネルの構造‐機能ダイナミクスの解析

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05058
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 角野 歩 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 助教 (80717140)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 高速原子間力顕微鏡 / イオンチャネル

研究実績の概要

本研究では、チャネルの開閉と連動した集合離散現象とチャネル機能との関連を分子レベルで明らかにするため、高速原子間力顕微鏡と電気生理の同時計測システムを開発する。構築したシステムを用いて、膜電位依存性カリウムチャネルの電位依存的開閉ダイナミクスや協同性を直接観察し、さらにチャネルの集合離散動態とイオン透過機能との動的相関を解明することを目的とした。探針走査型高速AFMと電気生理の同時計測系を開発し、チャネルのナノ構造と機能を観察する計画であったが、作製した探針走査型高速AFMが安定動作しなかった。よって方針を変更し、探針走査型高速AFMを、動作が安定な試料走査型高速AFMへ作り替えた。脂質膜中の電位依存性Na+チャネルを試料走査型高速AFMで計測すると、４つの粒子が四角に集合したポアドメイン(PD)の構造が観察された。その周囲にはより小さな粒子が密着しており、これは電位センサードメイン(VSD)と考えられる。電位依存性を変化させた変異体ではVSDらしき粒子がPDから解離しており、電位依存性に関連した分子内モチーフの会合・解離を発見した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Antibacterial Activity of Membrane-Permeabilizing Bactericidal Cyclodextrin Derivatives (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Yamamura, T. Hagiwara, Y. Hayashi, K. Ogawa, H. Kato, T. Katsu, K. Masuda, A. Sumino, H. Yamashita, R. Jinno, M. Abe, A. Miyagawa
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 6(47) ページ: 31831-31842
  • DOI: 10.1021/acsomega.1c04541
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Macrocyclic Peptide-Conjugated Tip for Fast and Selective Molecular Recognition Imaging by High-Speed Atomic Force Microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: L. Pupplin, D. Kanayama, N. Terasaka, K. Sakai, N. Kodera, K. Umeda, A. Sumino, M. Arin, W. Wei, H. Tanaka, T. Fukuma, H. Suga, K. Matsumoto, M. Shibata
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 13(46) ページ: 54817-54829
  • DOI: 10.1021/acsami.1c17708
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualisation of helical structures of poly(diphenylacetylene)s bearing chiral amide pendants by atomic force microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever, S. Das, T. Nishimura, R. Rodriguez, D. Hirose, K. Miyata, A. Sumino, T. Fukuma, K. Maeda
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 57(92) ページ: 12266-12269
  • DOI: 10.1039/d1cc05341h
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Essential Requirements of Biocompatible Cellulose Solvents (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Komori, H. Satria, K. Miyamura, A. Ito, M. Kamiya, A. Sumino, T. Onshi, K. Ninomiya, K. Takahashi, J. Anderson, T. Uto, K. Kuroda
  • 雑誌名: ACS Sustainable Chemistry & Engineering 巻: 9(35) ページ: 11825-11836
  • DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03438
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Structural Dynamics of The Cytoplasmic Domain of Transient Receptor Potential Vanilloid1(TRPV1) in Lipid Bilayer Observed by High Speed Atomic Force Microscopy (HS-AFM) (2021)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, Y. Zhao, M. Shibata, M. Hattori, A. Sumino
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡による膜中TRPV1 チャネルの動態観察 (2021)
  • 著者名/発表者名: 向 大地, Yimeng Zhao, 柴田 幹大, 服部 素之, 角野 歩
  • 学会等名: 第59回日本生物物理学会年会