2021 年度研究成果報告書

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

研究課題

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研究課題/領域番号	17H05058
研究種目	若手研究(A)
配分区分	補助金
研究分野	生理学一般
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	イオンチャネル / 高速原子間力顕微鏡
研究成果の概要	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。
自由記述の分野	生物物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	電位依存性チャネルは生理機能の維持に欠かせない重要な分子群であるが、その電位依存的な開閉の際の構造変化は不明点が多い。本研究は脂質膜中における電位センサードメインとポアドメインの位置関係を一分子レベルで直接観察した初の結果であり、電位依存的開閉機構の完全解明に向けて重要な知見となった。