A novel gating model for a large pore channel in a lipid bilayer

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膜タンパク質チャネルを生体内に近い環境で構造解析することを目指して、ナノディスクやリポソームを用いた膜タンパク質の再構成技術を適用している。具体的にはLarge pore channelの一つとして知られるヒトpannexin-1(Panx1)のクライオ電子顕微鏡構造解析を行っている。これまでに野生型PANX1チャネルのオープン状態とクローズ状態の構造解析、および、N末端欠失変異体とC末端欠失変異体の構造解析をいずれもナノディスク再構成状態で成功している。野生型の閉塞構造とN末端欠失変異体の構造はチャネル通路の内側に通路を塞ぐ密度が現れて、脂質のアシル鎖の特徴を示す密度が確認され、脂質がチャネルの内側に入り込むことを示唆するものであった。Panx1チャネルの機能解析とMDシミュレーションを用いた脂質の流動性の解析を共同研究にて行い、これらを総合して、脂質がPANX1と相互作用しながらチャネル通路内へ移動する「脂質ゲーティングモデル」を提示した。また、ナノディスクよりもネイティブ環境に近い状態で構造解析を行うため、Panx1のリポソーム膜再構成にも取り組んでいる。精製したPanx1チャネルと可溶化した脂質の混合液から界面活性剤を除去することで、再現性良くリポソーム膜が作製できていることを負染色電子顕微鏡観察とクライオ電子顕微鏡観察で確認した。データ収集に適したクライオグリッドを作製するため、リポソーム作製条件の改善や、グリッド凍結条件検討を行い、クライオ電子顕微鏡による高分解能構造解析を目指している。