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Development of light-driven neural devices

光驱动神经装置的开发

基本信息

批准号：
21K19229
负责人：
藤原祐一郎
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19229/
关键词：
イオンチャネル

项目摘要

新しいタイプの光駆動性イオンチャネルおよび光駆動性膜機能蛋白質を創製することを目的とする。光異性化を起こすアゾベンゼンを利用して、光によるイオンチャネル活性の制御を行う。共通する機能ドメインをターゲットにすることで、多くのイオンチャネルファミリーに適用できるため、これまでの光駆動性ツール(藻類由来チャネルロドプシン)にはない、ネイティブ神経チャネルの高いイオン選択性と軸索細胞膜局在・アクセサリー分子の会合を保つ光駆動性チャネルを次々に作成することが可能となる。これらの取り組みにより、分子構造や動作機構に立脚して戦略的に光駆動性チャネル・光駆動性膜蛋白を創製するプラットフォームを構築する。本年度は、BmGr9チャネルを用いて、さらに多くの光駆動性チャネルを手に入れることを試みた。網羅的に細胞外からアゾベンゼン誘導体がアクセスできる残基にCys変異を導入し、アゾベンゼンが架橋し光により駆動するチャネルを新たに数種類手に入れた。これまで手に入れた光駆動チャネルを用いて、アゾベンゼン誘導体の種類・長さを変えた実験を行い、適切な残基間架橋距離を見出した。電気生理学実験システムをプログラムした波長で自動で照射できる機器を組み合わせて改良を行い、実験の効率化を図った。出来上がった光駆動チャネルを用いて、イオンチャネルの開閉機構を検討した。残基間距離を測定することができたため、その距離情報をもとに構造モデル（開閉モデル）を作成することに成功した。また、光照射ゲーティングと、リガンド感受ゲーティングを比較検討・実験を行うことにより、リガンド感受ゲーティングの仕組みに迫る結果を得ることができた。分子動力学計算により、BmGr9チャネルの定常状態の構造をシミュレーションした。今後、光駆動実験で得られた残基間距離情報をもとに、ゲーティングモデルを構築しシミュレーションする予定である。

The purpose of creating a novel photodynamic membrane protein is to create a photodynamic membrane protein. This phenomenon of light heterogenization can be utilized to control the activity of infrared light. The common function is to select the most suitable candidate for the first time, and to select the most suitable candidate for the second time. The molecular structure and action mechanism of the photodynamic membrane protein were studied. This year, BmGr9 will be launched in China. A new type of protein is introduced into the extracellular matrix of the protein. The type, length and bridging distance of the inducer were determined. Electrical physiology, system development, wavelength automation, machine integration, performance improvement, The open and close mechanism of the open and close mechanism of the open and close mechanism is discussed. The distance between residues was measured and the distance information was constructed successfully. The results of the comparison and evaluation of light irradiation and light irradiation are as follows: Molecular dynamics calculations, BmGr9, and the steady state structure of the ring are presented. In the future, the information on the distance between residues can be obtained from the light source.