Analyses of the gating mechanisms based on the Non-domain swapped architecture of the hERG channel

基于 hERG 通道非域交换架构的门控机制分析

基本信息

批准号：
21K06771
负责人：
粂慎一郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Oita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電位作動性カリウムチャネルファミリーに属するhERGチャネルは、N末端およびC末端細胞内領域に存在する複数の特徴的なドメインや、膜貫通領域に見られるNon-domain swapped構造に基づき、膜貫通領域の直下に4つの細胞内ドメイン（N末端側からN-tailドメイン、S2-S3リンカードメイン、S4-S5リンカードメイン、Cリンカードメイン）が集中して配置されている独自の分子構造をもつ。申請者はこれまでに、これら4つの細胞内ドメインが互いに相互作用し得る位置関係にあり、各ドメインへの変異の導入が、その特徴的な遅い脱活性化を著しく加速させることを見出した。しかし、これらのドメイン間相互作用の実態と、それによるチャネルの構造機能連関の詳細は、未だ不明な点が多い。本研究では、これら4つの細胞内ドメインに焦点を当て、①これらのドメイン間で形成される相互作用の有無、また、チャネルの開・閉状態に依存した各ドメイン間相互作用の局所的な構造変化と、それに伴う主要なアミノ酸の位置関係の解明を目指す。さらに、②ゲーティングに伴うチャネル分子全体の構造変化における各ドメイン間相互作用の役割と、それに基づく遅い脱活性化の制御機構との関係性を解明すべく、FRETを用いた解析を計画している。本年度は、初年度より取り掛かっていた上述の①と②の解析の準備の続きから開始し、これらの分子生物学的な基盤の作製や実験機器等の準備を完了させるに至った。その後、培養細胞におけるhERGチャネルの発現量の改善や新規の変異体の設計等も並行し、いくつかの結果が得られ始めている。その他、本研究計画の実験手法等を応用することにより、hERGチャネルに対する薬剤や細胞内イオン組成の影響に関する解析も実施しており、これらの解析によって得られた結果は、論文や学術大会で発表するに至った。

hERG 通道属于电压门控钾通道家族，基于 N 端和 C 端细胞内区域中存在的多个特征结构域以及跨膜区域中发现的非结构域交换结构，具有独特的分子结构。其中四个胞内结构域（N尾结构域、S2-S3接头结构域、S4-S5接头结构域和从N末端侧起的C接头结构域）以集中方式排列。申请人之前已发现，这四个胞内结构域位于它们可以相互作用的位置，并且将突变引入每个结构域显着加速了它们特有的缓慢失活。然而，这些域间相互作用的实际状态以及由此产生的通道结构-功能关系的细节仍然很大程度上未知。在本研究中，我们重点关注这四个细胞内结构域，并研究了（1）这些结构域之间是否存在相互作用，以及每个结构域之间相互作用的局部结构取决于通道的打开/关闭状态。阐明与其相关的主要氨基酸的变化和位置关系。此外，（2）我们计划使用FRET进行分析，以阐明门控导致的整个通道分子的结构变化中每个结构域之间的相互作用的作用，以及这与缓慢失活的控制机制之间的关系。今年，我们首先继续进行第一年以来一直在进行的上述分析①和分析准备工作，目前已经完成了分子生物学基础设施和实验设备的准备工作。此后，人们致力于提高培养细胞中hERG通道的表达水平并设计新的突变体，并开始取得一些成果。此外，应用本研究项目的实验方法，我们还在分析药物和细胞内离子组成对hERG通道的影响，这些分析结果将在论文和学术会议上发表。做它。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

心筋細胞内Ca2+濃度の上昇はPKCとCaMKシグナルを介してhERGチャネル発現を制御する

心内 Ca2+ 浓度增加通过 PKC 和 CaMK 信号调节 hERG 通道表达

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
魏孟厳;小山内博基;吉村健司;粂慎一郎;黒川竜紀;小野克重
通讯作者：
小野克重

Disruption of asparagine-linked glycosylation to rescue and alter gating of the Nav1.5-Na+ channel

破坏天冬酰胺连接的糖基化以拯救和改变 Nav1.5-Na 通道的门控

DOI：
10.1007/s00380-020-01736-4
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
1.5
作者：
Wang P; Zhu X; Wei M; Liu Y; Yoshimura K; Zheng M; Liu G; Kume S; Kurokawa T; Ono K
通讯作者：
Ono K

心筋細胞内Ca2+濃度の上昇はPKCとCaMKシグナルを介してhERGチャネル発現を制御する

心内 Ca2+ 浓度升高通过 PKC 和 CaMK 信号调节 hERG 通道表达

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
魏孟厳;小山内博基;吉村健司;粂慎一郎;黒川竜紀;小野克重
通讯作者：
小野克重

細胞内Ca2+はMEK1,2-ERK1,2経路およびCaM-CaMK経路を介する転写制御作用によってhERGチャネル電流を調節する

细胞内 Ca2+ 通过 MEK1,2-ERK1,2 和 CaM-CaMK 通路的转录调节作用调节 hERG 通道电流

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
魏孟厳;粂慎一郎;小山内博基;吉村健司;黒川竜紀;小野克重
通讯作者：
小野克重

Nitric oxide down-regulates voltage-gated Na+ channel in cardiomyocytes possibly through S-nitrosylation-mediated signaling

一氧化氮可能通过 S-亚硝基化介导的信号传导下调心肌细胞中的电压门控 Na 通道

DOI：
10.1038/s41598-021-90840-0
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Wang P; Wei M; Zhu X; Liu Y; Yoshimura K; Zheng M; Liu G; Kume S; Morishima M; Kurokawa T; Ono K
通讯作者：
Ono K