Generating a novel membrane-based voltage-driven motor protein toward understanding the motile mechanism of prestin

生成一种新型膜基电压驱动运动蛋白，以了解 prestin 的运动机制

• 批准号: 19J20169
• 负责人: 桑原 誠
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20169/
• 关键词: モータータンパク質; 聴覚; 有毛細胞; 膜電位; 輸送体; SLC26; 細胞運動; ピエゾ

本課題の目的である新しい膜電位駆動型モータータンパク質を創出するために、まずは鋳型となるタンパク質の候補の選定にとりかかった。膜電位によって生体運動を駆動するためには、まずタンパク質が膜電位を感受する性質を持つことが前提となると考え、膜電位感受特性を評価基準として候補を絞り込むことで効率的な選定を企図した。プレスチンの属するSLC26陰イオン輸送体の遺伝子ファミリーに着目し、プレスチン以外のSLC26輸送体が膜電位を感受するかどうかを電気生理学的計測により検証したところ、SLC26A7蛋白質に大きな膜電位感受活性を発見し、さらに膜電位に応答して3状態間を遷移することを示唆する結果を得た。これまでプレスチンの分子運動について、膜電位依存的な2状態遷移モデルが提唱されていたが、近年3状態以上の遷移を示唆する結果がいくつか報告されていた。しかし、それぞれの状態遷移は非常に近い膜電位域で起こると想定され、さらなる詳細な解析は困難であった。SLC26A7蛋白質において計測された2回の状態遷移は異なる膜電位域において起きることが示唆されるため、膜電位に対する応答をより詳細に解析できることが期待される。現在は、SLC26A7とプレスチンの比較解析により、膜電位感受特性に重要なアミノ酸残基を探索するとともに、より効率良く膜電位変化に応答できる変異体の構築に取り組んでいる。今後はそれらの変異体の大量発現・精製に挑戦し、精製が困難であるプレスチンの代わりに精製が可能な新しい膜電位駆動型モータータンパク質の創出を目指す。これらの成果は新しい膜電位駆動型モータータンパク質を創出するための重要な足がかりとなると同時に、これまであまり理解されていなかったプレスチンと他のSLC26輸送体の活性の類似性と相違性にせまり、哺乳類の正常な聴覚に重要な外有毛細胞の膜電位駆動型運動への理解を深めるものである。

This topic の purpose で あ る new し い membrane potential 駆 moving type モ ー タ ー タ ン パ ク qualitative を hit す る た め に, ま ず は type where と な る タ ン パ ク qualitative の alternate の selected に と り か か っ た. Membrane potential に よ っ て raw body movement を 駆 dynamic す る た め に は, ま ず タ ン パ ク qualitative が membrane potential を feel す る nature を hold つ こ と が premise と な る と え test, membrane potential feelings of feature を benchmark review 価 と し て alternate を ground り 込 む こ と で sharper rate な selected を enterprise 図 し た. プ レ ス チ ン の is す る SLC26 Yin イ オ ン conveying body の posthumous son 伝 フ ァ ミ リ ー に mesh し, プ レ ス チ ン outside の SLC26 conveying body が membrane potential を feel す る か ど う か を electric 気 physiology measuring に よ り 検 card し た と こ ろ, big SLC26A7 protein に き な membrane potential feelings of active を 発 し, さ ら に membrane potential に 応 し answer Youdaoplaceholder0 3 inter-state を migration する とを とを indicates する result を た. こ れ ま で プ レ ス チ ン の molecular motion に つ い て, 2 state transition membrane potential dependent な モ デ ル が mention sing さ れ て い た が, in recent years, more than 3 state の migration を sucking す る results が い く つ か report さ れ て い た. し か し, そ れ ぞ れ の state transition は very nearly い に membrane potential domain で up こ る と scenarios さ れ, さ ら な る detailed analytical は な difficult で あ っ た. SLC26A7 protein に お い て measuring さ れ た 2 back の state transition は different な る membrane potential domain に お い て up き る こ と が in stopping さ れ る た め, membrane potential に す seaborne る 応 answer を よ り detailed analytical で に き る こ と が expect さ れ る. Now は, SLC26A7 と プ レ ス チ ン の comparative analytic に よ り, membrane potential feelings of feature に important な ア ミ ノ acid residues を explore す る と と も に, よ り sharper rate good く membrane potential variations change に 応 answer で き る - の build に take り groups ん で い る. Future は そ れ ら の - variant の large 発 now, refined に pick 戦 し, difficulty of refined が で あ る プ レ ス チ ン の generation わ り に refined が may な new し い membrane potential 駆 moving type モ ー タ ー タ ン パ ク qualitative の hit を refers す. こ れ ら の results は new し い membrane potential 駆 moving type モ ー タ ー タ ン パ ク qualitative を hit す る た め の important な foot が か り と な る と に, at the same time こ れ ま で あ ま り understand さ れ て い な か っ た プ レ ス チ ン と he の SLC26 conveying body の active の similarity と conceives sex に せ ま り, mammals の な normal hearing に important な outer hair cells have の membrane potential 駆 Dynamic movement へ へ understanding を deep める である である である.

项目成果

フィリップ大学マールブルク(ドイツ)

马尔堡菲利普大学（德国）

ノースウェスタン大学(米国)

西北大学（美国）

Direct evidence for voltage-induced conformational changes of Prestin, the electromechanical transducer in outer hair cells

电压诱导 Prestin 构象变化的直接证据，Prestin 是外毛细胞中的机电转换器

• 发表时间: 2020
• 作者: Makoto F. Kuwabara;Piersilvio Longo; Thomas Berger;Dominik Lenz;Jan-Philipp Machtens;and Dominik Oliver
• 通讯作者: and Dominik Oliver

SLC26イオン輸送体が示す膜電位依存的な状態遷移の電気生理学的解析

SLC26 离子转运蛋白表现出的膜电位依赖性状态转变的电生理分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 桑原 誠;小森 智貴;上村 想太郎;本間 和明;島 知弘
• 通讯作者: 島 知弘