2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidating the molecular mechanism of voltage-gated K+ channel KCNQ2 involved in the neuronal excitability and epilepsy
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20H03200
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
糟谷 豪 自治医科大学, 医学部, 助教 (80845115)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イオンチャネル / 電位依存性チャネル / 構造生物学 / 電気生理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系に発現しその変異がてんかんの原因となる電位依存性K+チャネルKCNQ2が、膜リン脂質の一種であるPIP2を認識し構造変化することでチャネル開閉を可能とする仕組みの理解にむけて、立体構造解析および電気生理と光生理の同時解析の両方の面から研究を開始した。
構造解析については、同定した安定に精製できることを見出すことに成功した脊椎動物由来のKCNQ2について、微小孔のあいたカーボン膜上で急速凍結し低温電子顕微鏡で撮影を行ったところ、予備的な二次元平均像を得ることに成功した。その後、撮影を継続し粒子数を増やすとともに、クラスタリング、アライメントの精密化を行うことで、立体構造の決定を試みた。その際、バッファーやタンパク質の濃度などの条件を検討した。しかしながら、現時点では立体構造の決定には至っていない。
また、電気生理解析については、ヒト由来KCNQ2について電位センサーの動きを可視化するためにシステイン残基架橋により蛍光試薬でラベルすることを試みたが、安定的にシグナルを得ることができる条件を見出すことができていない。本研究は今年度で終了するが、引き続きKCNQ2については構造、機能の両面から研究を継続する予定である。
他方で、本KCNQ2の構造解析、電気生理解析を行う中で取得した技術を活用し、KCNQ2と同じく電位依存性K+チャネルであり、神経細胞間の情報伝達に関与するKCND2の立体構造解析と、同じく電位依存性K+チャネルであり、上皮細胞におけるK+リサイクルに関与するKCNQ1-KCNE3複合体の電気生理と光生理の同時解析に成功し、一定の成果を得ている。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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