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生化学:高コンダクタンスCa2+活性化K+チャネルのCa2+ゲーティングリングの開口構造

Nature 481, 7379 doi: 10.1038/nature10670

高コンダクタンスの電位およびCa2+によって活性化されるK+チャネルは、ニューロンの電気活動、骨格筋や平滑筋の収縮、有毛細胞の調整など、細胞の膜電位と細胞内Ca2+濃度を結びつける多くの生理的過程で機能する。他の電位依存性K+チャネルと同じように、Ca2+活性化K+チャネルは細胞膜が脱分極すると開口するが、他の電位依存性K+チャネルと対照的なのは、細胞内Ca2+濃度の上昇によっても開口する点である。Ca2+によってチャネルが開口できるのは、ゲーティングリングと呼ばれる、細胞質内に位置する構造によっている。最近の構造研究で、ゲーティングリングのCa2+が結合していない、閉じたコンホメーションが明らかにされたが、Ca2+が結合した開いたコンホメーションはまだ知られていない。今回我々は、ゲーティングリングのCa2+が結合したコンホメーションを報告する。この構造から、ゲーティングリングを作る層の1つがCa2+の結合に応じて花弁のように開く仕組みが明らかになった。この開く程度が、Ca2+の結合によって膜を貫通している小孔が開かれる仕組みの説明となる。これらの結果は、Ca2+によるK+チャネル活性化の分子基盤を示しており、喘息や高血圧などの病態の治療にゲーティングリングを標的とするという新たな可能性を示唆している。

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