電位依存性イオンチャネル(VGIC)は、神経伝達や心臓の拍動を担う膜タンパク質である。VGICは一般に、膜電位依存的にイオン透過ゲートを開閉し、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、膜電位依存的なゲート開閉機構は未解明であった。そこで本研究では、解析が困難であった膜電位存在下での構造を化学修飾により安定化する手法を確立し、その機能構造を原子レベルで明らかにすることを目的とした。
本研究では、電位依存性K+チャネルKvAPの各機能構造をSS結合で安定化した変異体の調製に成功した。これらの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。
Voltage-gated ion channels (VGICs) are membrane proteins that play important roles in neurotransmission, heart beats, and so on. VGICs have ion-permeation pore with a gate, which opens and closes in response to membrane potential. VGICs regulates membrane potential, by permeate particular ions at appropriate amounts through conformational transitions. However, underlying structural mechanism remained elusive. This study aims to elucidate the structural mechanism by analyzing the resting structure, which emerges at the resting membrane potential, by establishing the methods to stabilize the resting state without membrane potential.
Here, we established a method to stabilize the resting structure by SS-bond linkage of two Cys residues that are introduced by mutagenesis. We analyzed structures of a SS-linked VGIC by electron microscope and characterized its electrophysiological properties.

研究種目 : 基盤研究 (B) (一般)
研究期間 : 2021～2023
課題番号 : 21H02618
研究分野 : 構造生物学