Generating a novel membrane-based voltage-driven motor protein toward understanding the motile mechanism of prestin

生成一种新型膜基电压驱动运动蛋白，以了解 prestin 的运动机制

基本信息

批准号：
19J20169
负责人：
桑原誠
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20169/
关键词：
モータータンパク質聴覚有毛細胞膜電位輸送体 SLC26 細胞運動ピエゾ

项目摘要

本課題の目的である新しい膜電位駆動型モータータンパク質を創出するために、まずは鋳型となるタンパク質の候補の選定にとりかかった。膜電位によって生体運動を駆動するためには、まずタンパク質が膜電位を感受する性質を持つことが前提となると考え、膜電位感受特性を評価基準として候補を絞り込むことで効率的な選定を企図した。プレスチンの属するSLC26陰イオン輸送体の遺伝子ファミリーに着目し、プレスチン以外のSLC26輸送体が膜電位を感受するかどうかを電気生理学的計測により検証したところ、SLC26A7蛋白質に大きな膜電位感受活性を発見し、さらに膜電位に応答して3状態間を遷移することを示唆する結果を得た。これまでプレスチンの分子運動について、膜電位依存的な2状態遷移モデルが提唱されていたが、近年3状態以上の遷移を示唆する結果がいくつか報告されていた。しかし、それぞれの状態遷移は非常に近い膜電位域で起こると想定され、さらなる詳細な解析は困難であった。SLC26A7蛋白質において計測された2回の状態遷移は異なる膜電位域において起きることが示唆されるため、膜電位に対する応答をより詳細に解析できることが期待される。現在は、SLC26A7とプレスチンの比較解析により、膜電位感受特性に重要なアミノ酸残基を探索するとともに、より効率良く膜電位変化に応答できる変異体の構築に取り組んでいる。今後はそれらの変異体の大量発現・精製に挑戦し、精製が困難であるプレスチンの代わりに精製が可能な新しい膜電位駆動型モータータンパク質の創出を目指す。これらの成果は新しい膜電位駆動型モータータンパク質を創出するための重要な足がかりとなると同時に、これまであまり理解されていなかったプレスチンと他のSLC26輸送体の活性の類似性と相違性にせまり、哺乳類の正常な聴覚に重要な外有毛細胞の膜電位駆動型運動への理解を深めるものである。

为了创建一种新的膜电位驱动的运动蛋白，这是该主题的目的，我们首先首先选择候选蛋白作为模板。为了使用膜电位驱动生物运动，假定蛋白质具有对膜电位的敏感性，并且我们通过使用膜电位灵敏度特征来缩小候选者作为评估标准，从而设计了有效的选择。专注于Prestin所属的SLC26阴离子转运蛋白的基因家族，我们通过电生理测量进行了验证，以查看Prestin以外的SLC26转运蛋白是否对膜的潜力敏感，并发现SLC26A7蛋白质中的膜敏感性很大，我们在SLC26A7蛋白中的潜在敏感活性，我们获得了三个国家的效率，建议对又有三个国家的过渡响应范围。到目前为止，已经提出了针对普雷斯汀分子运动的膜电位依赖性的两态过渡模型，但近年来，已经报道了一些结果表明3个或更多状态的过渡。但是，假定每个状态过渡都发生在非常紧密的膜电位区域，这使得进一步的详细分析变得困难。建议在SLC26A7蛋白中测得的两个状态转变发生在不同的膜电位区域中，并且可以详细分析对膜电位的反应。目前，通过对SLC26A7和Prestin的比较分析，我们正在寻找对膜潜在敏感性特征重要的氨基酸残基，并且我们正在努力构建可以对膜电位变化响应的突变体。将来，我们将挑战自己大量表达和净化这些突变体，并旨在创建新的膜电位驱动的运动蛋白，这些运动蛋白可以代替Prestin，这很难净化。这些结果为产生新的膜电位驱动的运动蛋白提供了重要的垫脚石，同时还提出了以前了解不足的相似性和先前的Prestin和其他SLC26转运蛋白活动的差异，从而增强了我们对膜外毛细胞的膜潜在驱动运动的理解，这对于哺乳动物的正常听力很重要。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

フィリップ大学マールブルク(ドイツ)

马尔堡菲利普大学（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

ノースウェスタン大学(米国)

西北大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

SLC26イオン輸送体が示す膜電位依存的な状態遷移の電気生理学的解析

SLC26 离子转运蛋白表现出的膜电位依赖性状态转变的电生理分析

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
桑原誠;小森智貴;上村想太郎;本間和明;島知弘
通讯作者：
島知弘

Direct evidence for voltage-induced conformational changes of Prestin, the electromechanical transducer in outer hair cells

电压诱导 Prestin 构象变化的直接证据，Prestin 是外毛细胞中的机电转换器

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Makoto F. Kuwabara;Piersilvio Longo; Thomas Berger;Dominik Lenz;Jan-Philipp Machtens;and Dominik Oliver
通讯作者：
and Dominik Oliver