電子線結晶構造解析によるギャップ結合チャネルのゲーティング機構の解明

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ギャップ結合は隣接細胞間を直接連絡するチャネルで形成されている膜構造体であり、神経伝達や心臓の拍動、免疫系などの重要な生命現象に関わっている。ギャップ結合中に存在するギャップ結合チャネルは、コネキシン(Cx)と呼ばれる膜タンパク質の6量体から成るコネクソンが二つの細胞間で結合し、12量体となることで形成されており、細胞間をつなぐ役割を担っている。Cxの異常はヒトの多くの病気に関連していることが知られており、中でもCx32の点変異体T55A、Y65H、R75Qは、Charcot-Marie-Tooth(CMTX)病という遺伝性末梢神経障害を引き起こすことが報告されており、有効な治療法が求められている。しかしCx32は膜タンパク質であるが故の構造の不安定さから大量発現と精製が困難であり、CMTX病の詳細な発症機構は未解明のままである。そこで本研究では、CMTX病の発症機構の解明を目的とし、Cx32変異体の構造と機能に着目し解析を行った。変異残基T55、Y65、R75はいずれも第一細胞外ループ(El)か、その近傍に存在している。各残基に変異が入ることで、コネクソン自体は形成されるが、E1の構造変化により細胞間でコネクソン同士が結合できなくなったと考えられる。これよりギャップ結合チャネルが正常に機能するためには、コネクソンが細胞間で正しく結合することが必要であり、CMTX病患者ではその結合に異常があるということが示唆された。今後は電子線結晶構造解析などによりCx32変異体の構造をより詳細に解析し、変異タンパク質を特異的に阻害する薬剤を開発することで次世代の治療法が確立されると期待できる。現在すでにCx32の結晶化に着手しており、生体内でのギャップ結合チャネルのパッキングに近い状態であると推定される結晶の作製に成功している。