電気生理-蛍光変化同時計測系によるプロトンチャネルの制御機構解析

使用电生理-荧光变化同步测量系统分析质子通道的控制机制

• 批准号: 22K06170
• 负责人: 川鍋 陽
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06170/
• 关键词: イオンチャネル; 電位依存性; 電位依存性プロトンチャネル; 電気生理学; パッチクランプ; ATP; 電位依存性イオンチャネル

申請者は、本研究開始前に膜電位に応じてプロトンを透過する電位依存性プロトンチャネルHv1において、細胞内側の“ATP”や“N末端ドメイン”が制御因子である可能性を見出した。そこで、Hv1の制御因子となる細胞内分子・ドメインの相互作用部位および作用メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度は、Hv1に対するATP効果の定量化を目的として、電気生理学的実験を実施した。ATPの効果を定量化するために、細胞膜から膜の一部を切り取ったインサイドアウト膜を形成した上で、細胞内側からATP濃度を調整しながら、Hv1のプロトン電流の計測を行った。その結果、生理的なATP濃度(2mM)で電流上昇効果があることが判明した。さらなる高濃度での測定も実施したが電流は上昇し続け、20mMでも飽和することはなかった(これ以上は測定できていない)。続いて、このATP効果が、直接的・間接的のどちらであるのか検討するために、ATPアナログによる電流への効果の定量を行った。ATPは、生体内で重要な生理作用をいくつも担うために他のイオンチャネルでは間接的な影響を与えることが多く(特にイノシトールリン脂質PI(4,5)P2の代謝に関わる)、このような評価は大変重要となる。Adenosine, AMP, ADP, ATPと効果を検証すると、リン酸基が多いものほど効果が大きいことが明らかとなった。また、ATPの代謝不活化型アナログであるAMP-PCPを用いた所、ATPと同等の効果が得られた。以上の事から、ATPはHv1に対して直接的に作用することで、影響を与えていると考えられた。

Applicants は, before the start of this study に membrane potential に 応 じ て プ ロ ト ン を through す る potential dependency プ ロ ト ン チ ャ ネ ル Hv1 に お い て, cell inside の "ATP" や "N terminal ド メ イ ン" が suppression factor で あ る を likely see a し た. そ こ で, Hv1 の suppression factor と な る molecule in cells, ド メ イ ン の interaction part お よ び role メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. This year, the effects of する and Hv1に on するATP were quantified with the aim of と <s:1> て and て, and the experiments of electrical physiology を were implemented with the aim of た. ATP の unseen fruit を quantitative す る た め に, cell membrane か ら membrane の cut a を り take っ た イ ン サ イ ド ア ウ を ト membrane formation し た で, cells inside か ら ATP concentration を adjustment し な が ら, Hv1 の プ ロ ト の ン current measuring line を っ た. The results of そ そ, physiological なATP concentration (2mM), で current increase effect, がある た とが, were determined to be た. さ ら な る high-concentration で の determination も be applied し た が current は increase し 続 け, 20 mm で す も saturation る こ と は な か っ た (こ れ above は determination で き て い な い). 続 い て, こ の ATP unseen fruit が, direct, indirect の ど ち ら で あ る の か beg す 検 る た め に, ATP ア ナ ロ グ に よ る current へ の unseen fruit line の quantitative を っ た. ATP は, raw で な important physiological function in vivo を い く つ も bear う た め に he の イ オ ン チ ャ ネ ル で は indirect な influence を and え る こ と が く more (especially に イ ノ シ ト ー ル リ ン lipid metabolism of PI (4, 5) P2 の に masato わ る), こ の よ う な review 価 は big - important と な る. Adenosine, AMP, ADP and ATP と unseen fruit を 検 card す る と, リ ン acid base more than が い も の ほ ど unseen fruit が big き い こ と が Ming ら か と な っ た. Youdaoplaceholder0, ATP <s:1> inactivated アナログであるAMP-PCPを was treated with また た to have the same <s:1> effect as ATPと が られた. Above の matter か ら, ATP は Hv1 に し seaborne て directly に role す る こ と で, influence を and え て い る と exam え ら れ た.

项目成果

カリウムチャネルKcsAとイノシトールリン脂質の分子間相互作用と機能修飾

钾通道KcsA和肌醇磷脂的分子间相互作用和功能修饰

• 发表时间: 2022
• 作者: 紀谷拓音;竹下浩平;川鍋陽;藤原祐一郎
• 通讯作者: 藤原祐一郎

Direct interaction between the voltage-gated proton channel and ATP

电压门控质子通道和 ATP 之间的直接相互作用

• 发表时间: 2023
• 作者: Akira Kawanabe;Maki Takata;Kohei Takeshita and Yuichiro Fujiwara
• 通讯作者: Kohei Takeshita and Yuichiro Fujiwara

Functional regulation of phosphoinositides to the potassium channel KcsA

磷酸肌醇对钾通道 KcsA 的功能调节

• 发表时间: 2023
• 作者: Takunari Kiya;Kohei Takeshita;Akira Kawanabe;Yuichiro Fujiwara
• 通讯作者: Yuichiro Fujiwara

ATPは電位依存性プロトンチャネルHv1に直接結合して活性を制御する

ATP 直接结合电压门控质子通道 Hv1 并调节其活性

• 发表时间: 2022
• 作者: 川鍋陽;竹下浩平;高田麻紀;藤原祐一郎
• 通讯作者: 藤原祐一郎

Rhodopsin-bestrophin fusion proteins from unicellular algae form gigantic pentameric ion channels

• DOI: 10.1038/s41594-022-00783-x
• 发表时间: 2022-06-16
• 期刊: NATURE STRUCTURAL & MOLECULAR BIOLOGY
• 影响因子: 16.8
• 作者: Rozenberg，Andrey;Kaczmarczyk，Igor;Shalev-Benami，Moran
• 通讯作者: Shalev-Benami，Moran