生体中のイオンチャネル複合体の分子構成検出と生理機能解明

生物体中离子通道复合物的分子组成检测和生理功能阐明

基本信息

批准号：
21K06786
负责人：
中條浩一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Jichi Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06786/
关键词：
電位依存性カリウムチャネル KCNQ1チャネル心臓 QT延長症候群電位センサードメインゼブラフィッシュ HCN4チャネル修飾サブユニットイオンチャネル全反射蛍光顕微鏡 1分子イメージング

项目摘要

当該年度は、KCNQ1チャネルの修飾サブユニットであるKCNE1とKCNE3について、ゼブラフィッシュゲノムよりプロモーター領域を同定し、それぞれの発現部位を、GFP蛍光を観察することで解析した。KCNE1はヒトなどと同様に心臓での発現が認められたが、そのほか耳、側線などでの発現が認められた。一方KCNE3に関しては、心臓での発現が観察された。ヒトなどにおいては、KCNE3は主に上皮細胞などに発現しているため、生理的な機能がゼブラフィッシュとヒトではやや異なることが示唆された。このKCNE3について、さらにCRISPR/Cas-9によるknock outラインを作成しているところである。これまでのところ、KCNE3のノックアウトにより発生初期の心臓の大きさに違いがあるという初期データを得ている。ヒトのKCNE3がKCNQ1チャネルのゲーティングメカニズムを変えて開きっぱなしにするメカニズムについて、KCNQ1チャネルのS1セグメントに着目し、S1セグメントのアミノ酸がKCNE3との結合と機能調節メカニズムに重要であることを明らかにした。具体的にはS1とKCNE3の接触面に存在するすべてのアミノ酸に対して、４～５個の異なるアミノ酸に変異することで、これらのアミノ酸の大きさが最適されていることを示すことができた。この成果はeLife誌に論文として発表した。今後はこの成果をもとに、KCNE1やKCNE4など、KCNEファミリーの他のタンパク質でも同様の最適化が行われているのかを明らかにしていく予定である。

在今年中，从斑马鱼基因组中鉴定出KCNE1和KCNE3的启动子区域，KCNQ1通道的修饰亚基，并通过观察GFP荧光分析了各自的表达位点。 KCNE1像人类一样在心脏中表达，但在耳朵，侧线等中也表达。另一方面，在心脏中观察到KCNE3的表达。在人类中，KCNE3主要在上皮细胞中表达，并且有人提出生理功能在斑马鱼和人之间略有不同。目前，我们还使用CRISPR/CAS-9为此KCNE3创建了一条敲门线。到目前为止，我们已经获得了初始数据，表明KCNE3的敲除在发育开始时引起了心脏大小的差异。关于人类KCNE3改变KCNQ1通道的门控机制并保持开放的机制，我们专注于KCNQ1通道的S1段，并揭示了S1段的氨基酸对于与KCNE3结合和功能调节机制很重要。具体而言，对于S1和KCNE3接触表面中的所有氨基酸的4-5种不同的氨基酸突变，表明这些氨基酸的大小是最佳的。该结果发表在Elife杂志上。将来，我们计划使用这些结果来阐明KCNE家族中的其他蛋白质（例如KCNE1和KCNE4）是否对其他蛋白质进行了类似的优化。