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細胞膜に存在するイオンチャネル蛋白質は、膜電位形成や神経伝達物質の放出、筋収縮など、極めて広範な生命現象に関与する。一般にイオンチャネル活性（ゲート開閉）は、細胞内外から様々な因子によって制御されるが、チャネルを囲む細胞膜脂質によっても左右されることが定性的に明らかになっている。本研究では、イオンチャネル活性に対する細胞膜脂質の効果を多面的に解析し、これまで明らかにされていない脂質効果の分子メカニズム解明を目指した。
本年度は、これまでの研究成果によって明らかになったKcsAカリウムイオンチャネルの膜張力感受性をより深く理解すべく、分子メカニズム解明に向けた研究を進めた。チャネル分子内で膜張力を感知している部位を特定するため、脂質二重膜の片面（リーフレット）ごとに張力変化を与え、単一チャネル電流測定を行った。脂質二重膜の非対称張力操作は基盤実験技術・CBB法の特徴であり、過去に同様の解析が行われたことは無い。得られた予備実験結果を解釈すると、KcsAチャネルのゲート開閉は細胞質側リーフレットの張力に依存する可能性が浮上した。これは、膜の張力がどの様にチャネルに伝わりゲート開閉を変調するのか、分子メカニズムを推察する上で極めて有益な情報である。今後データ数を増やして再現性を確認するとともに、膜張力感知部位をアミノ酸レベルで特定する必要がある。部位特定には、脂質との接点として予想されるトリプトファン残基をターゲットとした変異体チャネルを作製し、膜張力に対する感受性を解析する。KcsAチャネルは典型的カリウムチャネルであることから、膜張力感受性はカリウムチャネルに本来備わる性質である可能性が高い。その仕組みを応用し、チャネル活性制御の新様式を確立したい。
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