新しい蛋白質モデル構築法を用いたナトリウムチャネル機能の解明

近年、蛋白質の立体構造をシミュレートするようデザインされた合成ペプチドを用いて蛋白質の機能を解明しようとする試みが行われるようになってきた。本研究では、ナトリウムチャネルの電位センサー領域であるS4領域に着目し、複数の異なるヘリックスを組織化することによってどのようにチャネル機能が高度化されて行くかについての手がかりを得ることを目指した。まず、互いにアミノ酸配列の異なる4本のヘリックスを導入可能であるようなペプチド性テンプレートを用いる新しい蛋白質構造構築法を開発した。次いで、Electrophorus electricus由来のナトリウムチャネルのリピートI-IVのS4に対応するペプチドユニットの調製を行った後、これらを選択的にテンプレートに導入し、目的のS4蛋白質を得た(分子量約13,000)。得られた蛋白質のCDスペクトルは207nmおよび220nm付近に極小値を持ち、この蛋白質が膜中でヘリックス構造をとることが示唆された。さらに、チャネル蛋白質が配列の異なる4本のS4から構成されていることの意義に関する情報を得るため、テンプレート上のヘリックスをすべて、S4のうち最も塩基性に富むリピートIVのS4とした蛋白質(ホモ4量体)の構築を行った。前者のS4蛋白質のチャネル活性をパッチクランプ装置を用いるTip-Dip法で測定したところ、この蛋白質は脂質二重膜中で実際にチャネル活性を示すことを見いだした。チャネル活性の詳細およびホモ4量体、あるいはテンプレートで組織化されていないヘリックス(単量体)との活性の比較については現在検討中である。

近年、蛋白質の立体構造をシミュレートするようデザインされた合成ペプチドを用いて蛋白質の機能を解明しようとする試みが行われるようになってきた。本研究では、ナトリウムチャネルの電位センサー領域であるS4領域に着目し、複数の異なるヘリックスを組織化することによってどのようにチャネル機能が高度化されて行くかについての手がかりを得ることを目指した。まず、互いにアミノ酸配列の異なる4本のヘリックスを導入可能であるようなペプチド性テンプレートを用いる新しい蛋白質構造構築法を開発した。次いで、Electrophorus electricus由来のナトリウムチャネルのリピートI-IVのS4に対応するペプチドユニットの調製を行った後、これらを選択的にテンプレートに導入し、目的のS4蛋白質を得た(分子量約13,000)。得られた蛋白質のCDスペクトルは207nmおよび220nm付近に極小値を持ち、この蛋白質が膜中でヘリックス構造をとることが示唆された。さらに、チャネル蛋白質が配列の異なる4本のS4から構成されていることの意義に関する情報を得るため、テンプレート上のヘリックスをすべて、S4のうち最も塩基性に富むリピートIVのS4とした蛋白質(ホモ4量体)の構築を行った。前者のS4蛋白質のチャネル活性をパッチクランプ装置を用いるTip-Dip法で測定したところ、この蛋白質は脂質二重膜中で実際にチャネル活性を示すことを見いだした。チャネル活性の詳細およびホモ4量体、あるいはテンプレートで組織化されていないヘリックス(単量体)との活性の比較については現在検討中である。