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2016 年度 実績報告書

チャネル機能発現における膜上集合・離散動態の新しい機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26253014
研究機関福井大学

研究代表者

老木 成稔  福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (10185176)

研究分担者 岩本 真幸  福井大学, 学術研究院医学系部門, 助教 (40452122)
角野 歩  福井大学, 学術研究院医学系部門, 特別研究員 (80717140)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードチャネル / 細胞膜 / 集合・離散 / ゲーティング
研究実績の概要

私達はKcsAカリウムチャネルが他の膜蛋白質と同様に細胞膜表面上を動き回るだけでなく、その活性化状態によって集合・離散することを初めて原子間力顕微鏡で明らかにした。この仕組みを明らかにするために、チャネル蛋白質を膜に組み込むとき、チャネルの向きをそろえる方法を確立し、発表した。細胞外側が表面に向いていることをKチャネルに対するペプチド毒を作用させることによって原子間力顕微鏡で証明することができた。この方法によって、従来の膜形成法では膜にチャネルがランダムに配向していることが否定できなくなったが、集合・離散に関しては向きをそろえた場合にも起こることを確認することができた。さらに膜組成を変えたときにチャネルの集合・離散がどう変化するか、を系統的に実験した。この時、温度によって膜の動態の変化とともに、チャネルの集合状態が大きく変化することを見つけた。原子間力顕微鏡による実験は高速測定も含めさらに精度が上がった。
一方、チャネル機能に関しては新しく開発した液滴接触2重膜法によって、膜リン脂質の組成を膜リーフレット毎に変えられることを利用し、チャネル活性へのリン脂質の効果を詳細に検討した。さらに膜組成を急速に変化させる方法を開発し、これにより様々な疎水性分子のチャネルに対する効果が明らかになった。
チャネルの向きをそろえた膜にペプチド毒がどのように結合するか、を高速原子間力顕微鏡で捉えることに成功し、このときチャネルが集合しているときと離散しているときに結合に差が出るかを検討した。
生体膜と比べて膜脂質組成を自由に変化させることのできる脂質平面膜法でチャネルとリン脂質、チャネルと膜の関係について基礎的な情報を蓄積することができた。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Rectified Proton Grotthuss Conduction Across a Long Water-Wire in the Test Nanotube of the Polytheonamide B Channel.2016

    • 著者名/発表者名
      Matsuki,Y. Iwamoto, M.Mita,K. Shigemi,K. Matsunaga,S.and Oiki,S.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 138 ページ: 4168-4177

    • DOI

      10.1021/jacs.5b13377

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Digitalized K+ Occupancy in the Nanocayity Holds and Relases Queues of K+ in a Channel.2016

    • 著者名/発表者名
      Sumikama,T. and Oiki,S.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 138 ページ: 10284-10292

    • DOI

      10.1113/JP270025

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [図書] Dynamics of the Potassium Channel Pore.2017

    • 著者名/発表者名
      Oiki,S.
    • 総ページ数
      1-43
    • 出版者
      Reference Module in Life Sciences.
  • [産業財産権] 脂質二重膜形成器2017

    • 発明者名
      老木成稔、岩本真幸
    • 権利者名
      老木成稔、岩本真幸
    • 産業財産権種類
      意匠
    • 産業財産権番号
      2017-006362
    • 出願年月日
      2017-03-28

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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