理論的リバースジェネティクス法で迫る、HCNチャネルの新たな機能的構造の解明

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理論的リバースジェネティクスは、生物進化におけるアミノ酸配列のバリエーションについて変異分布関数（積率母関数数）の2次モーメントを利用する。2次モーメントは数学的には分散に相当する項目で、変異の平均頻度（1次モーメント）では表しきれない「変異のしやすさ」の指標である。この項目を「変異アミノ酸種ｘ生物種の和」として離散的な代数和で表現することで、計算の簡略化を試みた。実際に、cAMP関連タンパク質であるHCNチャネルに適用したところ、HCNチャネルのcAMP結合ドメイン、電位依存性ドメイン、さらにPIP2結合部位など複数にわたる既知の機能ドメインを明確にラベルすることに成功した。さらに、このBioinformatics計算法（Phylogenetic kinetic value法：PKV法）を、cAMP関連タンパク質OMPに適用したところ、OMPの内部にカルパインファミリーの切断サイトを見つけた。OMPはCAPN5では切断されなかったが、CAPN5以外のCAPNによって切断される可能性を見出した（Mol. Brain, 2022）。またOMPには、高度に保存されたロイシンリッチ領域があることも突き止めた。ロイシンリッチ領域は他のタンパク質において核外輸送シグナル（NES)として知られている。ロイシン部分をアラニンへ変異させたアラニン変異型OMPを作成し、HEK293T細胞に発現させた。すると、アラニン変異型OMPは野生型OMPに比べて核に存在する割合が増加し、ロイシンリッチ領域がNESとして機能することを突き止めた（Mol. Brain, 2022）。