| 研究実績の概要 |
電位依存性イオンチャネルは、膜電位に応じてイオンの膜透過性を変えることにより活動電位などの生理現象において中心的な役割を担っている。一般に電位依存性イオンチャネルは、電位センサードメイン(VSD)と、イオン透過路（細胞内ゲートおよびイオン選択性フィルター（SF））を有するポアドメイン（PD)からなる。本研究では、VSD を有しPD を持たない電位依存性プロトンチャネルVSOP と、PD のみからなるpH 依存性カリウムチャネルKcsA を解析対象とし、溶液NMR 法を用い、電位依存性イオンチャネルの機能に直結したVSD とPD の構造揺らぎの解明を目的とする。
１ KcsAをディスク状の脂質二重膜に再構成し、NMRにより構造揺らぎを解析したところ、膜環境に摂動を与えるトリフルオロエタノールを添加した際に、その構造平衡が不活性型から活性型にシフトした。平面二重膜上での電気生理解析では、NMR解析と同じ濃度のトリフルオロエタノール添加時に、チャネルの開口確立の増大が観測された。このことは、KcsAの構造揺らぎが膜環境に依存して変化することを示している。イオンチャネルが機能するときの構造変化・構造揺らぎを、部位特異的にとらえることに初めて成功した。
２ VSOP(VSD)のIle, Leu, Valの1残基変異体のスペクトルと野生型のスペクトルを比較することにより、メチル基の帰属を行った。また、メチル基間のNOEの解析を行うことにより、電位依存性イオンチャネルの静止状態の立体構造を解明することに成功した。
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