Letter 生理：ダウン状態にあるカリウムチャネルの電位センサーの構造予測 2007年2月1日 Nature 445, 7127 doi: 10.1038/nature05494 電位依存性カリウム（Kv）チャネルは、植物ではカリウムの取り込みと細胞体積の調節に、動物では電気的興奮性の調節に必要である。チャネル孔を囲む4個の電位感知ドメイン（VSD）のコンホメーションが変化することによって、伝導状態と非伝導状態が切り替わる。この過程はチャネルのゲーティングとよばれ、各VSDの4つ目の膜貫通領域（S4）にある正電荷をもつ残基集団によって引き起こされる。すなわち、電位が負になるとVSDを「ダウン状態」にし、電位がもっと正に変わるとVSDを「アップ状態」にする。Kv1.2の結晶構造はおそらくアップ状態のもので、ダウン状態のS4の局所的環境や、電位に応じたゲーティングの際のS4の動きはまだ解明されていない。今回我々は、いくつかの条件致死/second-site suppressor変異による酵母のスクリーニングを行って、ダウン状態にあるVSDの膜貫通部の状態を明らかにした。このスクリーニングは、真核生物のKvチャネルKAT1の特性、すなわちVSDはダウン状態にある場合にカリウムを通過させるので、カリウム輸送のできない酵母を救済できるという性質を使っている。条件致死変異をもつKAT1チャネルから始めて、VSD全体にわたり酵母の生育を回復できるsecond-site suppressor変異を同定した。次に、相互作用のある6対の残基を構造制限因子として用いて、チャネルのダウン状態のモデルを作成し、空間状態の考察に基づくsuppressor変異の操作によってこのモデルの正当性を実証した。このダウン状態モデルとKv1.2のアップ状態構造との比較から、ゲーティングの際にVSDの配置は大きく変化するものの、S4はダウン状態とアップ状態のどちらにおいても、中央のチャネル孔とVSDの残りの部分との間に位置したままであることがわかった。 Full Text PDF 目次へ戻る
