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TRPチャネルは、ヒトの外部環境感知において主要な役割を担うカチオン選択的イオンチャネルであり、侵害刺激物質などの化学刺激だけでなく環境温度変化・浸透圧・機械刺激などの物理刺激にも応答する多刺激受容体として機能する。これまでに、複数種のTRPチャネルがクライオ電子顕微鏡により立体構造決定され、化学刺激による活性化機構の理解は大きく進展したが、一方で物理刺激に対する応答機構については、刺激受容部位、活性化機構など不明な点が多く残されている。そこで本研究では、物理刺激の中でも活性化の制御が容易な温度刺激の受容機構に焦点を絞り、X線結晶構造解析とクライオ電子顕微鏡単粒子解析により、温度刺激受容後の構造変化を可視化することでTRPチャネルによる温度受容機構の解明を目指している。本年度は、活性化温度閾値が27℃近辺であるヒト由来TRPV4の精製に取り組み、用いる界面活性剤を最適化することにより、高純度かつ単分散な試料を調整することができた。この試料を用いてクライオ電子顕微鏡による構造解析を行なったところ、膜貫通ヘリックスが明瞭に識別できる分解能で密度マップを得ることができた。また、Nanodisc再構成にも成功しており、こちらの解析も進めている。
本研究を通し、30°C近辺であるTRPV3についてNanodisc再構成した状態で分解能3.3Aで立体構造決定に成功し、その結果チャネル機能に直接的に関与する脂質分子の存在を見出すことができた。また、チャネル開閉の中間状態と考えられる第６膜貫通領域のπヘリックス構造を安定化するアミノ酸残基を同定することができた。TRPV4については単分散かつ高純度試料の調製が可能となり、構造決定に向けた状況を整えることができた。
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