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2023 年度 実績報告書

細胞膜張力と膜タンパク質機能の関連解明に向けた基盤実験技術の創成と応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H03219
研究機関福井大学

研究代表者

岩本 真幸  福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (40452122)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード生体膜 / チャネル / 張力
研究実績の概要

KcsAチャネルの張力感受機構を解明するため、CBB法により膜張力制御下で変異体KcsAチャネルのシングルチャネル電流解析を行った。用いた変異体は、膜貫通ヘリックスの脂質二重膜表面付近に位置するトリプトファンの変異体と、N末端の両親媒性ヘリックス(M0ヘリックス)削除体である。それぞれの変異体を組み込んだ脂質二重膜の膜張力を単層(リーフレット)ごとに操作した。張力制御下でのシングルチャネル電流の開確率を解析したところ、すべての変異体の開確率は、野生型と同様に、細胞外側リーフレットの張力操作には影響されなかった。また、細胞質側リーフレットの張力操作に対する開確率の応答は、細胞質側に位置するトリプトファン変異体とM0ヘリックス削除体では減弱し、高い開確率となるにはより大きな張力を負荷する必要があることが分かった。これら変異体は、昨年度実施の蛍光標識を用いた張力負荷下における構造変化検出実験において影響が出た変異体と一致した。
また、CBB法ベースの膜張力実験システムの汎用性を実証するため、KcsAとはタイプの異なるKチャネルのTRAAKチャネルを用い、張力制御下でのシングルチャネル電流解析を行った。TRAAKチャネルは張力によって開口(活性化)するチャネルとして知られているが、張力感知の分子機構については明らかになっていない。今回、リーフレットごとの張力制御により、TRAAKチャネルは細胞外側リーフレット張力には応答せず、細胞質側リーフレット張力のみに依存して活性化する結果が得られた。よって張力依存特性はKcsAチャネルと類似していることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cardiolipin binding enhances KcsA channel gating via both its specific and dianion-monoanion interchangeable sites2023

    • 著者名/発表者名
      Iwamoto M, Morito M, Oiki S, Nishitani Y, Yamamoto D, Matsumori N
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 ページ: 108471~108471

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.108471

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asymmetric manipulation of the lipid bilayer tension revealed an inner leaflet tension dependence in the single TRAAK channel gating2023

    • 著者名/発表者名
      Maki T, Matsuki Y, Yoshida T, Oiki S, Iwamoto M
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 73 ページ: 96

    • DOI

      10.1186/s12576-023-00867-3

  • [雑誌論文] Ion-conducting property of aquaporin 6 in a contact bubble bilayer2023

    • 著者名/発表者名
      Maki T, Oiki S, Iwamoto M
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 73 ページ: 148

    • DOI

      10.1186/s12576-023-00867-3

  • [雑誌論文] The interplay between the membrane thickness and tension on the gating of the KcsA potassium channel2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuki Y, Iwamoto M, Takashima M, Oiki S
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 73 ページ: 215

    • DOI

      10.1186/s12576-023-00867-3

  • [雑誌論文] The functional analysis of human TMEM16F at the single-molecule level2023

    • 著者名/発表者名
      Kageyama T, Sakurai T, Shimizu T, Nakao H, Iwamoto M, Fujii T, Nagamori S, Nakao M, Oiki S, Sakai H
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 73 ページ: 213

    • DOI

      10.1186/s12576-023-00867-3

  • [学会発表] 微小油中水滴を用いた脂質二重膜の張力制御下での水透過性測定とAQP研究への応用2024

    • 著者名/発表者名
      植木美鈴、真木孝尚、岩本真幸
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
  • [学会発表] 接触バブル二重膜法を用いた膜張力クランプ法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      松木悠佳、高島政子、岩本真幸、吉田俊之、老木成稔
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
  • [学会発表] 一分子アクアポリン6 のイオン透過は大きな単位コンダクタンスをもち、アニオンとカチオンに対する選択性が変化する2024

    • 著者名/発表者名
      真木孝尚、老木成稔、岩本真幸
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
  • [学会発表] Reconstituted lipid bilayers to elucidate physicochemical interactions between ion channels and membranes2023

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Iwamoto
    • 学会等名
      Ion Channel Modulation Symposium (ICMS) 2023 Tokyo
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 一分子計測から推定する水チャネル・アクアポリン6のイオン透過路2023

    • 著者名/発表者名
      真木孝尚、老木成稔、岩本真幸
    • 学会等名
      生理研研究会「構造情報を基盤とした膜機能分子の生理機能理解に向けて」
  • [学会発表] TRAAKチャネルの特徴的なフリッカーゲーティングは内葉張力によって制御されている2023

    • 著者名/発表者名
      真木孝尚、松木悠佳、吉田俊之、老木成稔、岩本真幸
    • 学会等名
      日本生物物理学会第61回年会
  • [学会発表] イオン透過性のアクアポリン6 は大きな単位コンダクタンスをもち、酸性溶液と中性溶液でアニオンとカチオンに対する選択性が変化する2023

    • 著者名/発表者名
      真木孝尚、老木成稔、岩本真幸
    • 学会等名
      日本生物物理学会第61回年会
  • [備考] 福井大学医学部分子神経科学HP

    • URL

      https://www.med.u-fukui.ac.jp/laboratory/molecular-neuroscience/

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公開日: 2024-12-25  

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