新たな膜内電圧制御に基づくイオンチャネル解析プラットフォームの創生

膜貫通タンパク質の1種である電位依存性イオンチャネルは、内部に有する孔を開閉させることで生体膜内外におけるイオンの輸送を担っており、生体維持に不可欠な活動電位の発生に重要な役割を果たしている。従来、その機能を解析する上で膜貫通方向に電圧を印加することで開孔の促進が行われてきたが、不活化により測定が困難となる場合が多々存在した。我々は人工細胞膜系において不活化したナトリウムイオンチャネルに対し、膜平行電圧という新たな入力を加えることで再活性化させることが可能であることを見出したが、膜平行電圧がどのようにイオンチャネルの開孔を促しているのか、その作用メカニズムは依然として謎のままであった。我々は膜平行電圧が膜を構成する脂質二分子膜構造の物性に作用しているのではないかと推測し、前年度において立ち上げた人工細胞膜の蛍光イメージング系を用いて膜物性に対する膜平行電圧の効果の定量的評価を推し進めた。その中で、膜平行電圧を印加するために膜支持体上に付加したTi電極上の電圧源との接触部が膜平行電圧の長時間印加に伴い酸化し、接触抵抗が増大することで膜平行電圧がかかりにくくなるといった問題に直面した。そこで、長時間の膜平行電圧印加に耐えうる膜支持体を作製するべく、酸化が生じないAuを電極とした新たな膜支持体の作製プロセスの検討を行った。来年度は、接触抵抗の増大を引き起こさない新たな膜支持体の作製プロセスを確立し、引き続き蛍光イメージング系を用いて膜平行電圧印加による膜物性への効果を定量的に評価していく予定である。

膜貫通タンパク質の1種である電位依存性イオンチャネルは、内部に有する孔を開閉させることで生体膜内外におけるイオンの輸送を担っており、生体維持に不可欠な活動電位の発生に重要な役割を果たしている。従来、その機能を解析する上で膜貫通方向に電圧を印加することで開孔の促進が行われてきたが、不活化により測定が困難となる場合が多々存在した。我々は人工細胞膜系において不活化したナトリウムイオンチャネルに対し、膜平行電圧という新たな入力を加えることで再活性化させることが可能であることを見出したが、膜平行電圧がどのようにイオンチャネルの開孔を促しているのか、その作用メカニズムは依然として謎のままであった。我々は膜平行電圧が膜を構成する脂質二分子膜構造の物性に作用しているのではないかと推測し、前年度において立ち上げた人工細胞膜の蛍光イメージング系を用いて膜物性に対する膜平行電圧の効果の定量的評価を推し進めた。その中で、膜平行電圧を印加するために膜支持体上に付加したTi電極上の電圧源との接触部が膜平行電圧の長時間印加に伴い酸化し、接触抵抗が増大することで膜平行電圧がかかりにくくなるといった問題に直面した。そこで、長時間の膜平行電圧印加に耐えうる膜支持体を作製するべく、酸化が生じないAuを電極とした新たな膜支持体の作製プロセスの検討を行った。来年度は、接触抵抗の増大を引き起こさない新たな膜支持体の作製プロセスを確立し、引き続き蛍光イメージング系を用いて膜平行電圧印加による膜物性への効果を定量的に評価していく予定である。