受動性輸送体タンパク質の機能調節のための膜貫通セグメントの構造と機能に関する研究

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生体膜を介してイオンを透過する機能を持つヘリックス性イオンチャンネルペプチドの開発は、機能性分子創成の観点から有意義である。効率的なイオンの透過のためには、高いチャンネル形成能力を備えた一定のイオン透過構造の構築が不可欠である。近年、脂質膜中でのヘリックスの非共有結合的な会合や組織化において、極性アミノ酸残基間の相互作用の重要性が指摘されている。前年度までに、両親媒性α-ヘリックスペプチドの会合に極性アミノ酸残基問の静電的相互作用を利用することで、脂質膜中で安定な会合体を形成し、pHによって構造とイオンチャンネル活性が変化することを見いだしている。本年度は、前年度までに得られた知見をもとに、イオンチャンネル形成に対する静電的相互作用の有用性をより詳細に検討した。得られた知見として、両親媒性ヘリックスペプチド間の静電相互作用により、脂質膜に対する親和性および脂質膜中でヘリックスバンドルの中間体となるヘリックス二量体の形成が促進されることで、極めて低濃度で特異的な構造を有するイオンチャンネルが形成されることを明らかとした。また、天然のヘリックス性イオンチャンネルペプチドに同様の機能構造の導入を検討したところ、静電的なヘリックス間の相互作用には、母体となるヘリックスペプチドにヘリックス形成を誘導するペプチド配列が必要であることも明らかとなった。以上、本研究で得られたこれらの知見は、人工イオンチャンネルペプチドの構築と機能制御に有用な知見を与えるものと期待される。また、脂質膜中でのペプチドの会合状態の制御は、脂質膜中で機能するイオンチャンネル以外の人工ペプチドの研究にも展開が可能であると期待される。