2023 Fiscal Year Annual Research Report
電位依存性イオンチャネルの機能構造と構造間遷移機構の解析による動作機構解明
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21H02618
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
大澤 匡範 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (60361606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横川 真梨子 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 講師 (60648020)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 電位依存性イオンチャネル / 機能構造 / 構造生物学 / 動作メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電位依存性イオンチャネル(VGIC)は、膜電位に応じた特定イオンの膜透過を通じて膜電位を制御し、神経伝達や心臓の拍動を担う膜タンパク質であり、創薬の標的としても重要である。VGICは一般に、膜電位依存的に静止構造・透過性構造・不透過性構造の間を遷移することによりゲートを開閉し、特定のイオンを膜透過させることで膜電位を制御する。しかしながら、これまでに複数の機能構造が原子分解能で明らかになったVGICはなく、膜電位のかかった静止構造や一過的にしか存在しない構造、および、機能構造間の遷移メカニズムは未解明である。
そこで本研究では、化学修飾により未解明である機能構造を安定化する手法を確立し、それぞれの構造の意味を電気生理学的解析により解明するとともに、それらの立体構造をクライオ電子顕微鏡により原子レベルで明らかにすることを目的とする。
本研究では、膜電位依存的に形成される電位依存性K+チャネルKvAPの各機能構造を安定化するために、電位センサードメイン内の2か所にCys変異を導入し両者をSS結合で固定化する。これまでに25種類のダブルCys変異体を調製し、SS結合形成能を評価したところ、5変異体において膜電位非存在下であってもSS結合が形成されることを見出した。
そこで、これらの5変異体がどのような機能状態を反映した構造であるか、電気生理学的に調べるとともに、試料の大量調製法を確立し、電顕での立体構造解析および電気生理学的な性状解析を行った。
これまでに各変異体の大量調製を行い、電顕像を観察しつつ、高分解能での構造解析に適した試料条件（可溶化する界面活性剤の探索および再構成するナノディスクの脂質条件など）の最適化検討行った。その結果、複数の変異体について低分解能ながら立体構造解析に成功した。現在、これらの機能を調べるため、電気生理学的解析を進めている。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 14-3-3ζによる転写因子FOXO3aの阻害メカニズムの解明2023
Author(s)
榎本翔太, 桑山知也, 中塚将一, 横川真梨子, 河津光作, 中村吏佐, 木村友美, 田辺幹雄, 千田俊哉, 齋藤潤, 佐谷秀行, 大澤匡範
Organizer
第46回分子生物学会年会
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[Presentation] タンパク質-タンパク質相互作用をターゲットとした感染阻害大環状物質の探索と構造活性相関解析2023
Author(s)
米澤朋起, 清水祐吾, 池田和由, 山本雄一朗, 野口耕司, 酒井祥太, 深澤征義, 浅見仁太, 清水敏之, 大戸梅治, 横川真梨子, 大澤匡範
Organizer
第51回構造活性相関シンポジウム
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[Presentation] 14-3-3ζによる転写因子FOXO3aの阻害メカニズムの解明2023
Author(s)
榎本翔太, 桑山知也, 中塚将一, 横川真梨子, 河津光作, 中村吏佐, 木村友美, 田辺幹雄, 千田俊哉, 齋藤潤, 佐谷秀行，大澤匡範
Organizer
第62回NMR討論会
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[Presentation] Discovery of the middle-sized compounds inhibiting the SARS-CoV-2 viral entry, using in silico approach and NMR analysis2023
Author(s)
Mariko YOKOGAWA, Mahoro HORIUCHI, Shunki KANEICHI, Taiga OTAKE, Tomoki YONEZAWA, Yugo SHIMIZU, Kazuyoshi IKEDA, Yuichiro YAMAMOTO, Shota SAKAI, Kohji NOGUCHI, Masayoshi FUKASAWA, Masanori OSAWA
Organizer
CBI学会2023年大会
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[Presentation] HBV PreS1/NTCP相互作用を標的とした阻害剤簡易スクリーニング系の構築2023
Author(s)
堀渕慶太, 入間田早瑛, 山本雄一朗, 横川真梨子, 清水祐吾, 米澤朋起, 池田和由, 浅見仁太,清水敏之, 大戸梅治, 深澤征義, 大澤匡範, 野口耕司
Organizer
第６７回日本薬学会関東支部大会
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[Presentation] NMRを活用したSARS-CoV-2スパイクタンパク質とhACE2の相互作用を標的とするSARS-CoV-2侵入阻害化合物の分子設計2023
Author(s)
横川真梨子, 堀内まほろ, 金一駿希, 大竹帝河, 米澤朋起, 清水祐吾, 池田和由, 山本雄一朗, 酒井祥太, 野口耕司, 深澤征義, 大澤匡範
Organizer
第23回日本蛋白質科学会年会
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