透過イオンの「流れ」に依存するチャネルブロックの分子内機構の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

内向き整流性カリウムイオン(K+)チャネルの活性化（開口）は細胞膜内外のK+の電気化学ポテンシャル勾配に依存するため、このチャネルはあたかもダイオードのように常に一方向にしか電流（K+）を通さない（強い内向き整流性）。チャネルの活性化―脱活性化は細胞内に存在する有機分子であるポリアミンやMg2+などの多価陽イオンによるチャネル孔のブロックとその開放を反映すると考えられるが、これがK+の電気化学ポテンシャル勾配に依存するメカニズムはよく分かっていない。本研究事業においてわれわれはすでに多価陽イオンによって生じる急峻な電位依存性を示す時間依存性ブロックは細胞内K+によって駆動され、一価陽イオンのNa+やLi+よって瞬時に生じる緩やかな電位依存性を示すブロックは細胞内K+と競合することを見出した。さらに令和４年度は新たに細胞内の水素イオン（H+；pH）の作用を詳細に解析して、細胞内液を酸性化させるとH+が極めて遅い時間経過で急峻な電位依存性をもってチャネルをブロックすることを見出した。チャネルの大きな細胞質領域内面にある負電荷を除去する変異によってH+の作用は強くなったが、細胞膜領域の中心腔にある負電荷を除去する変異によってH+によるブロックは生じなくなったことから、H+は細胞質領域のＫ+と競合しつつ細胞内液側から中心腔に侵入し、そこにある負電荷との静電的作用によってK+の流れをブロックすると考えられた。