膜外シグナルによる膜内ペプチドの会合調節を利用した膜電流制御システムの構築

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タンパク質などのリガンドの存在、あるいは膜界面におけるタンパク質間の相互認識をチャネル電流変化として捉える系の開発を目指して、グラミシジンのC末端側にピオチンを導入したハイブリッドペプチド(Gram-Bio 1)を合成した。電解質(1M KCl)に0.1μM程度のストレプトアピジンを添加することにより、このチャネル電流は、数分で顕著に抑制されることが分かった。また、電解質にビオチンヒドラジドを添加することにより、電流レベルほぼ元のレベルに復帰した。電流抑制効果はストレプトアビジンの濃度に相関しており、チャネルペプチドの機能化により、結合定数が10^<8-9> M^<-1>程度の特異的なタンパク質間の相互作用をリアルタイムで感知可能な系が創出できた。また、グラミシジンの代わりにアラメチシンをチャネルペプチドとして用いた場合にも同様の結果が得られた。チャネルの平均開口時間を検討した結果、ストレプトアビジン添加により、1の膜内での移動速度が低下することで導電性の二量体の形成確率が低下したか、もしくは、ストレプトアビジンとビオチンの結合により1が膜外に引き抜かれたことが、開口時間の減少につながったと推測された。一方、ビオチンの代わりにアダマンタン、あるいはストレプタグIIとよばれるストレプトアビジン結合ペプチド)をグラミシジンのC末端に導入したペプチドを調製した。しかし、β-シクロデキストリンやストレプトアビジンをこれらの系に添加しても、膜電流の顕著な抑制は認められなかった。これらのリガンド-レセプター間の結合定数は10^5 M^<-1>以下と推定され、グラミシジンを用いる系でタンパク質相互作用を検討しようとする場合には10^<8-9> M^<-1>程度の結合定数が必要である可能性が示唆された。