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2022 年度 実績報告書

イオンチャネルの動的構造変化の蛍光非天然アミノ酸・遷移金属イオン間FRET解析

研究課題

研究課題/領域番号 20H03424
研究機関生理学研究所

研究代表者

久保 義弘  生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 教授 (80211887)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード膜電位固定下蛍光測光 / イオンチャネル / 動的構造変化
研究実績の概要

Voltage Clamp Fluorometry (VCF) の一方法である、蛍光非天然アミノ酸Anapと遷移金属イオン間のtmFRETの解析により膜タンパク質の構造変化を捉える方法論の確立を目指して研究を行った。今年度、新たにHv1チャネルを対象として検討を進めた。アンバーコドンUAGにAnapを取り込ませるコンストラクトのタンパク質発現を高めることを目的として、UAGが本来のストップコドンと認識されて翻訳が止まることを抑えるeRF1のE55D変異体を共発現する実験を行い、効果を観察した。また、遷移金属イオンラベルに用いるTETAC-Cu2+ の濃度について検討を行い、卵母細胞を良好に保つためには、0.1mM程度が至適濃度であることを明らかにした。
また、VCFの別方法としてCys残基にラベルした蛍光物質の蛍光強度変化の測定により、TPC3 の膜電位センサーの動的構造変化の解析を継続した。TPCは、2種類の異なる刺激(膜電位と化学物質PIP2)によりゲートを開閉する。主として、TPC3チャネルの場合は膜電位によって、TPC2の場合はPIP2によって決まるが、違いを生み出す機構は未解明であった。新たに、TPC3において、TPC2のようにPIP2結合によって開閉を決定できる特殊なモードが存在することを見出し、TPCのタイプ間の違いを生み出す機構を明らかにした。成果をPNAS USA誌に発表した。
さらに、マギル大学(カナダ)の Derek Bowie 教授研究グループと、心筋型膜電位依存性Na+チャネルNav1.4に関する国際共同研究を実施し、VCF法による動的構造変化の解析を担当した。NaV1.4の特徴的なふるまいが、他のNa+チャネルよりも閉状態直結の不活性化状態に入りやすい性質によることを明らかにし、J Gen Physiol 誌に成果を発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] マギル大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      マギル大学
  • [国際共同研究] サセックス大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      サセックス大学
  • [雑誌論文] Conformational rearrangements in the second voltage sensor domain switch PIP2- and voltage-gating modes in two-pore channels2023

    • 著者名/発表者名
      Shimomura T, Hirazawa K, Kubo Y
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 120(6) ページ: e2209569120

    • DOI

      10.1073/pnas.2209569120.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Closed-state inactivation of cardiac, skeletal, and neuronal sodium channels is isoform specific2022

    • 著者名/発表者名
      Brake N, Mancino AS, Yan Y, Shimomura T, Kubo Y, Khadra A, Bowie D
    • 雑誌名

      J Gen Physiol

      巻: 154(7) ページ: e202112921

    • DOI

      10.1085/jgp.202112921.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A switching mechansim of PIP2- and voltage- gating modes depending on the conformatuions of the second S4 helix in two pore channels2023

    • 著者名/発表者名
      Shimomura T, Hirazawa K, Kubo Y
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
  • [学会発表] The transmembrane domains of THIK-1 channel play critical roles in the regulation of channel activity2023

    • 著者名/発表者名
      Tateyama M, Kubo Y
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
  • [学会発表] Analysis ofthe dynamic structure of voltage-gated cation channels using transition metal ion forster resonance energy transfer2023

    • 著者名/発表者名
      Hirazawa K, Shimomura T, Kubo Y
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
  • [学会発表] Structural determinants of the inhibition of M2R by Sigma-1 receptor2023

    • 著者名/発表者名
      Liu C, Murrell-Lagnado R, Kubo Y
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
  • [学会発表] A novel ion conducting route besides the central pore in an inherited mutant of G-protein-gated inwardly rectifying K+ channel2022

    • 著者名/発表者名
      Kubo Y
    • 学会等名
      The 37th International Union of Physiological Sciences(IUPS) Congress
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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