イオンチャネルの膜内への組み込み機構の解明

ナトリウムイオン・プロトン交換輸送体(NHE/NHXファミリー)およびShaker型カリウムイオンチャネルは、動物の遺伝病や植物の耐塩性に関与する膜タンパク質として機能の解析が盛んに行われている。しかし、その構造形成過程には不明な点が多いため、本研究において解明を試み以下のような知見を得た。1 シロイヌナズナNHX1とヒトNHE1は、アミノ酸配列が類似しているにもかかわらず異なる膜貫通構造(トポロジー)モデルが提唱されていた。我々はトポロジーモデルの検証実験を行い、これらのトポロジーが同一であることを示した。また、シグナルペプチドの有無によるトポロジー形成過程の違いも明らかにした(佐藤ら、JB(Tokyo)2005)。2 Shaker型カリウムイオンチャネルは、カリウムイオンチャネル本体部位と多くの親水性残基を含む膜電位センサー部位が融合した構造を持っている。我々はシロイヌナズナ由来Shaker型カリウムイオンチャネルの構造形成過程を詳細に調べ、膜電位センサー部位が特殊な構造形成過程を経ることをすでに明らかにしている(佐藤ら、PNAS2002、BBB2003およびJBC2003)。今回は、Shaker型カリウムイオンチャネルの中でも最も研究が進んでいるショウジョウバエShaker Bチャネルを用いて、カリウムイオンチャネル構造形成における普遍的特長を解明することを試みた(張ら、投稿準備中)。3 単純なアミノ酸で構成される人口膜タンパク質を用いて、電荷残基の位置のトポロジー形成への影響を調べ、側鎖の長い電荷残基は膜貫通部位の内部にも安定して存在しうることを明らかにした。この結果を輸送体やチャネルなど生体膜タンパク質の解析に応用したいと考えている。

ナトリウムイオン・プロトン交換輸送体(NHE/NHXファミリー)およびShaker型カリウムイオンチャネルは、動物の遺伝病や植物の耐塩性に関与する膜タンパク質として機能の解析が盛んに行われている。しかし、その構造形成過程には不明な点が多いため、本研究において解明を試み以下のような知見を得た。1 シロイヌナズナNHX1とヒトNHE1は、アミノ酸配列が類似しているにもかかわらず異なる膜貫通構造(トポロジー)モデルが提唱されていた。我々はトポロジーモデルの検証実験を行い、これらのトポロジーが同一であることを示した。また、シグナルペプチドの有無によるトポロジー形成過程の違いも明らかにした(佐藤ら、JB(Tokyo)2005)。2 Shaker型カリウムイオンチャネルは、カリウムイオンチャネル本体部位と多くの親水性残基を含む膜電位センサー部位が融合した構造を持っている。我々はシロイヌナズナ由来Shaker型カリウムイオンチャネルの構造形成過程を詳細に調べ、膜電位センサー部位が特殊な構造形成過程を経ることをすでに明らかにしている(佐藤ら、PNAS2002、BBB2003およびJBC2003)。今回は、Shaker型カリウムイオンチャネルの中でも最も研究が進んでいるショウジョウバエShaker Bチャネルを用いて、カリウムイオンチャネル構造形成における普遍的特長を解明することを試みた(張ら、投稿準備中)。3 単純なアミノ酸で構成される人口膜タンパク質を用いて、電荷残基の位置のトポロジー形成への影響を調べ、側鎖の長い電荷残基は膜貫通部位の内部にも安定して存在しうることを明らかにした。この結果を輸送体やチャネルなど生体膜タンパク質の解析に応用したいと考えている。