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極低温電子顕微鏡を用いたチャネルタンパク質の構造と機能の研究

使用冷冻电子显微镜研究通道蛋白的结构和功能

基本信息

批准号：
06J03249
负责人：
谷村幸宏
金额：
$ 1.79万
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

脳に優勢的に発現している水チャネルアクアポリン-4(AQP4)の水の透過の分子機構の解明を目的として、電子線結晶学に基づくAQP4の立体構造解析に取り組み、2.8Åの構造解析に成功した。この構造解析により、ポアを透過する8個の水分子の位置を特定した。当研究室ではAQP1の構造解析を報告した際、AQP1の水分子のみを選択的に透過する分子機構、hydrogen bond isolation mechanismを提唱した。しかし他のグループによって異なるモデルが提唱され論議を呼んでいた。今回本研究によってAQP4のボアの水分子の位置関係を特定することで、当研究室が提示したhydrogen bond isolation mechanismを強く支持する結果が示された。これらの研究成果をJournal of Molecular Biologyに発表した。また、AQP4に特異的な阻害剤の同定に取り組んだ。リコンビナントの系により発現・精製した水チャネルを人工脂質膜に再構成してプロテオリポソームを作製し、ストップトフロー光散乱法を用いて薬剤の効果を測定した。そして、炭酸脱水酵素阻害剤アセタゾラミド(AZA)がAQP4の水の透過を阻害し、かつAQP4と相同性の高い水チャネルAQP1の水の透過を阻害しないことを明らかにした。また、化学式がAZAと非常に似ており、同じ炭酸脱水酵素阻害剤ファミリーに属するメタゾラミド(MZA)が、AQP4とAQP1の水の透過を阻害しないことも明らかにし、AQP4に特異的に結合する化合物の鍵となる化学式を提示した。更に、AZAが濃度依存的にAQP4に結合し、かつその作用が可逆的であることを明らかにし、AZAがAQP4の特異的かつ可逆的な阻害剤であることを証明した。これらの研究成果はJournal of Structural Biology 166,16-21(2009)に掲載された。

The molecular mechanism of water transmission of AQP4 was analyzed successfully by electron ray crystallography. The structure analysis of AQP4 was carried out successfully. The structural analysis of the eight water molecules is carried out in a specific way. When the structural analysis of AQP1 is reported, the molecular mechanism and hydrogen bond isolation mechanism of AQP1 are proposed. He is the only one who has ever spoken to anyone. This study shows that AQP4 has a specific positional relationship with water molecules, and the results strongly support the hydrogen bond isolation mechanism. The results of this research were published in the Journal of Molecular Biology. AQP4 is a special type of resistance agent. The effect of artificial lipid membrane on the formation of artificial lipid membrane was determined by light scattering method. In addition, the enzyme inhibitor for carbonic acid dehydration (AZA) prevents the transmission of water from AQP4, and prevents the transmission of water from AQP4 to AQP1. The chemical formula of compound AZA, AQP4, AQP1, AQP4, AQ Furthermore, AZA is concentration-dependent on AQP4 binding, and its action is reversible. AZA is AQP4 specific and reversible. These results were published in Journal of Structural Biology 166, 16 -21(2009).