原子間力顕微鏡を用いたイオンチャネルの集団構造‐電流の同時計測

使用原子力显微镜观察离子通道的集体结构 - 电流的同时测量

基本信息

批准号：
13J10668
负责人：
角野歩
金额：
$ 0.77万
依托单位：
University of Fukui
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J10668/
关键词：
イオンチャネル原子間力顕微鏡集合離散

项目摘要

本研究課題の最終目標は、カリウムチャネルKcsAの膜中集合離散状態がチャネル機能に及ぼす影響の解明である。KcsAは酸性条件下でゲートを開いてイオンを透過させる、pH依存性カリウムチャネルである。これまでの原子間力顕微鏡(AFM)を用いた研究により、KcsAの膜中開閉構造を明らかにし、さらに中性条件下では集合し、ゲートが開く酸性条件下では離散するというKcsAの集合離散挙動を発見した。さらに、酸性条件下でも一部のKcsAは集合し、開ゲートが観察されない中間状態にあることがわかった。つまり、ゲート開閉と集合離散が連動して起こることを示唆した。今年度はpH依存的集合離散ダイナミクスに焦点をあてた下記の研究を行った。福岡大学理学部の山本大輔准教授との共同研究により、pH変化時のゲート開閉と集合離散ダイナミクスを高速AFMにより直接観察した。KcsAはゲートを開く際に全長値が1.5nm短縮するため、ゲート開閉の状態変化を全長値の変化として確認することができる。観察溶液のpHを酸性から中性へと変化させた時、全長値を延長させながらKcsAの集合体が成長していく様子が観察された。また逆に中性から酸性へとpH変化させた時は、数分子集合したKcsAが全長値を短縮させながら孤立した分子へと離散していく様子が観察された。両者の変化は可逆的であり、どちらの集合離散状態の変化も数分以内に起こった。以上より、KcsAのpH依存的ゲート開閉と連動した集合離散ダイナミクスを明らかにした。このようなダイナミックな集合離散とリンクした機能発現機構は、チャネル以外の膜タンパク質にも存在している可能性があり、膜タンパク質動作機構解明においての集合離散現象の重要性を示した。

该研究项目的最终目标是阐明钾通道KcsA的膜组装离散状态对通道功能的影响。 KcsA 是一种 pH 依赖性钾通道，在酸性条件下打开其大门，允许离子通过。先前使用原子力显微镜（AFM）的研究揭示了KcsA的膜内门结构，并进一步揭示了KcsA的组装离散行为，其在中性条件下聚集，并在门打开的酸性条件下分散。此外，还发现一些KcsA即使在酸性条件下也会聚集，并且处于未观察到开放门的中间状态。换句话说，建议浇口打开/关闭和凝固分散同时发生。今年，我们进行了以下研究，重点关注 pH 依赖性系综离散动力学。我们与福冈大学理学院的山本大辅副教授合作，使用高速 AFM 直接观察了 pH 变化期间的门打开/关闭和整体离散动力学。由于当栅极打开时KcsA的总长度减少1.5nm，因此可以将栅极打开/关闭状态的变化确认为总长度的变化。当观察溶液的pH值从酸性变为中性时，观察到KcsA聚集体生长，同时总长度增加。另一方面，当pH从中性变为酸性时，观察到几个KcsA分子聚集并分散成孤立的分子，同时缩短了总长度值。这两种变化都是可逆的，并且两种聚合离散状态变化都在几分钟内发生。从上文中，我们揭示了与 KcsA 的 pH 依赖性门打开和关闭相关的集体离散动力学。与这种动态组装分散相关的功能表达机制可能存在于通道以外的膜蛋白中，这证明了组装分散现象在阐明膜蛋白操作机制中的重要性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

カリウムイオンチャネルKcsAのゲート開閉とリンクした脂質膜中での集合・離散ダイナミクス

脂膜中的集体和离散动力学与钾离子通道 KcsA 的门打开和关闭有关

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Sumikama;S. Saito;S. Oiki;老木成稔;角野歩，山本大輔，炭竈享司，岩本真幸，出羽毅久，老木成稔
通讯作者：
角野歩，山本大輔，炭竈享司，岩本真幸，出羽毅久，老木成稔

Influence of phospholipid composition on self-assembly and energy-transfer efficiency in networks of light-harvesting 2 complexes.

磷脂组成对光捕获 2 复合物网络中自组装和能量转移效率的影响。

DOI：
10.1021/jp4047819
发表时间：
2013
期刊：
The journal of physical chemistry.
影响因子：
0
作者：
Sumino;A. ; Dewa;T. ; Noji;T. ; Nakano;Y. ; Watanabe;N. ; Hildner;R. ; Bösch;N. ; Köhler;J. ; Nango;M.
通讯作者：
M.

Creation of cross-linked bilayer membranes that can incorporate membrane proteins from oligo-asp-based Peptide gemini surfactants.

创建交联双层膜，该膜可以结合来自基于寡天冬氨酸的肽双子表面活性剂的膜蛋白。

DOI：
10.1021/la401566h
发表时间：
2013
期刊：
Langmuir
影响因子：
3.9
作者：
Koeda;S. ; Umezaki;K. ; Sumino;A. ; Noji;T. ; Ikeda;A. ; Yamamoto;Y. ; Dewa;T. ; Taga;K. ; Nango;M. ; Tanaka;T. ; Mizuno;T.
通讯作者：
T.