KCNQ1チャネルのKCNE1会合による活性化遅延機構の電気・光生理学的解析

KCNE1关联对KCNQ1通道激活延迟机制的电生理学和光生理学分析

基本信息

批准号：
18790164
负责人：
中條浩一
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Institute for Physiological Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

KCNQ1はKCNE1とともに不整脈の原因遺伝子として同定されたが、両者の複合体が構成する非常に遅いキネティクスをもったイオンチャネルは、臨床的な重要性のみならず生物物理学的にも興味深い研究対象として、過去10年にわたってさまざまな研究がなされてきた。しかしながら、KCNE1の会合による電位依存性の明らかな変化にも関わらず、電位センサーを構成するS4セグメントがイオンチャネル機能の修飾にどのように関与しているかについては、まったく報告がなかった。本研究は、KCNQ1の電位センサー領域に注目し、KCNE1が存在するときとしないときの電位センサーの動的構造変化を電気生理学的、光生理学的手法で捉え、KCNE1会合によるKCNQ1チャネルのゲーティング機構修飾のメカニズムを明らかにすることが目的であった。脱分極時、すなわち電位センサーが"up state"にあるときのみ細胞膜外に露出する場所である226番目のアラニンにシステイン変異を導入し(A226C)、システイン残基を修飾するMTSETまたはMTSESを投与し、膜電位依存的な電位センサーの動きについてKCNE1サブユニット存在下、非存在下での違いについて検討を行った。その結果、KCNE1存在下ではMTSによる修飾速度が約13倍遅くなることが明らかとなった、それに対してKCNE3とKCNQ1の複合体では修飾速度は膜電位に依存しなかった。これらの結果により、S4セグメントがKCNQ1チャネルのKCNEタンパク質による修飾に深く関与していることを初めて明らかにした。この成果はJournal of General Physiology誌に筆頭著者論文として発表した。

KCNQ1与KCNE1一起被鉴定为致病性心律不齐的基因，但是在过去十年中，由两者的复合物组成的极慢的动力学离子通道是一个有趣的主题，这不仅是临床意义，而且是生物物理研究。但是，尽管由于KCNE1关联而引起的明显的电压依赖性变化，但尚无关于组成潜在传感器的S4段如何参与修改离子通道函数的报告。这项研究的重点是KCNQ1的潜在传感器区域，目的是在存在KCNE1时捕获电位传感器的动态结构变化，并且不使用电生理学和光生理方法，并阐明了KCNE1联合会通过KCNQ1通道进行修改KCNQ1通道的Gating机械的机制。在226位的丙氨酸中引入半胱氨酸突变，仅在去极化过程中暴露于细胞膜外，即当潜在的传感器处于“向上状态”（A226C）（A226C）（A226C），MTSET或MTSE中，并且会改变膜的潜在传感器，并在膜上差异，并在膜上差异，并在膜上差异差异。检查。结果，据显示，在KCNE1存在下，MTS的修饰速率慢了13倍，而KCNE3和KCNQ1复合物的修饰速率不取决于膜电位。这些结果首次揭示了S4段通过KCNE蛋白深深地参与KCNQ1通道的修饰。这项工作是在《通用生理学杂志》上发表的。