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構造生物学:静止電位感知ドメインのねじれたイオン透過経路

Nature 445, 7127 doi: 10.1038/nature05396

静止電位感知ドメイン(VSD)を含むタンパク質は、膜電位の変化をイオン透過性 または酵素活性の変化へと変換する。チャネルでは電位変化によってVSDのコンホメーション中のスイッチが切り替えられ、これによって、VSDとは別のポアドメインでゲーティングが行われる。ポアドメインのないチャネルではVSD内のイオン通路で直接ゲーティングが行われるが、どちらについてもその機構はよくわかっていない。シェーカー型カリウムチャネルでは、S4ヘリックス中の一番目のアルギニン残基がより小さい非荷電性残基に変わる変異によって、静止状態コンホメーション(S4 down)のVSDがイオンを透過させるようになる(「オメガ電流」)。今回我々は、VSDのイオン透過経路をマッピングするために、構造に基づくオメガコンダクタンス摂動解析を行った。チャネル1個あたり4個のオメガポアが存在していることがわかり、これはVSDあたり1個のイオン透過経路が存在することと一致している。細胞外液から浸透してくるイオンはまず、VSDの周縁部のポアドメインとつながる領域に入り込み、それから湾曲した伝導経路内のVSDコア部分に進む。今回の結果から、VSDの静止状態のコンホメーションのモデルが得られた。

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