精製SURを用いたKATPチャネル開閉制御機構の解明

使用纯化的 SUR 阐明 KATP 通道打开/关闭控制机制

基本信息

批准号：
03J05205
负责人：
木村泰久
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J05205/
关键词：
KATPチャネル SUR1 MDR1 ATP加水分解活性 ABC transporter KATP channel ATPase

项目摘要

ATP感受性カリウムチャネル(K_<ATP>チャネル)は細胞内の代謝状態を監視する分子であり、インスリンの分泌や虚血時の細胞の保護等、代謝状態に関連した重要な整理反応の基点となる。本研究ではK_<ATP>チャネルの制御サブユニットとして機能するSUR1を精製し、ATP加水分解活性を持つことを明らかにした。さらにSUR1のATP加水分解活性を詳細に解析することでSUR1によるチャネル開閉メカニズムにおいて新たな概念を提唱した。MDR1は様々な構造の化合物を細胞外へと排出するトランスポーターであり、癌の多剤耐性や投与薬物の体内動態に深く関与する。したがって、MDR1の輸送メカニズムの解明は新規薬剤の開発において重要な知見となる。MDR1の輸送基質結合部位はリン脂質2重膜中にあると考えられており、MDR1の基質輸送は周囲の脂質環境に強く影響されると予想されるが、詳細な検討はこれまでなされていない。本研究では哺乳類細胞の主要な膜の構成成分であるコレステロールに着目し、コレステロールがMDR1の基質輸送に与える影響の解明を目的とした。その結果コレステロールはMDR1とMDR1の基質結合部位を介して相互作用し、基質結合部位内部の空間を充填することで、低分子の化合物を効率よく輸送基質として認識させることが明らかとなった。また複数の薬剤においては、結合のみならず輸送の速度もコレステロールによって促進されることが明らかとなった。またこの効果はコレステロールの直接的な影響の結果であり、膜の流動性等コレステロールによる2次的な影響の結果ではないことを確認した。コレステロールによる制御は、MDR1が幅広い基質特異性を発揮するために必要なメカニズムであると思われる。

ATP敏感的钾通道（K_ <ATP>通道）是监测细胞内代谢状态的分子，并且是与代谢状态有关的重要重组反应的基础，例如缺血期间的胰岛素分泌和细胞保护。在这项研究中，SUR1充当K_ <ATP>通道的调节亚基的SUR1被纯化并发现其具有ATP水解活性。此外，通过对SUR1的ATP水解活性的详细分析，SUR1在通道开放和关闭机制中提出了一个新概念。 MDR1是一种运输蛋白，可将各种结构的化合物排出到细胞中，并深深地参与癌症的多药耐药性和施用药物的生理动力学。因此，阐明MDR1的运输机制是新药开发的重要发现。 MDR1的转运底物结合位点被认为是在磷脂双膜中，尽管预计MDR1的底物运输会受到周围脂质环境的强烈影响，但迄今为止尚未进行详细的研究。这项研究的重点是胆固醇，胆固醇是哺乳动物细胞的主要膜成分，旨在阐明胆固醇对MDR1底物转运的影响。结果，发现胆固醇通过MDR1和MDR1的底物结合位点相互作用，从而填充了底物结合位点内的空间，从而有效地识别出小分子化合物作为传输底物。还发现，在几种药物中，不仅结合了结合，而且传输速率也由胆固醇促进。还可以证实，这种作用是胆固醇直接作用的结果，而不是胆固醇的继发作用，例如膜流动性。基于胆固醇的调节似乎是MDR1发挥广泛底物特异性的必要机制。