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固体NMRで明らかになったカリウムチャネルの毒素誘起コンホメーション変化

Nature 440, 7086 doi: 10.1038/nature04649

カリウム(K+)チャネルの活性部位は、細胞膜を通してのK+イオン輸送を、酵素の活性部位の触媒作用と似たやり方で触媒する。チャネルの活性部位はサソリ毒液由来の毒素によって阻害される。K+ポア領域とサソリ毒素の保存された構造に基づき、K+チャネル-サソリ毒素の結合面の詳細な構造が提案されてきた。これらのモデルや、界面活性剤で可溶化した膜タンパク質を用いた過去の溶液核磁気共鳴(NMR)研究では、あらかじめ形成された硬い結合部位があると仮定し、サソリ毒素はK+チャネルポアの細胞外側の入り口にはまり込むと考えられている。今回我々は、高分解能固体NMR分光法を用いて、サソリ毒素カリオトキシンのキメラK+チャネル(KcsA-Kv1.3)への高い親和性には、双方の分子の大きな構造再編が関係していることを示す。我々の方法は化学シフトとプロトン間距離を組み合わせた解析を含み、固体NMRが膜タンパク質-阻害剤複合体の構造解析のための感度の高い手法であることを明らかにしている。我々は、K+チャネルと毒素の構造柔軟性が毒素-K+チャネル相互作用の高い特異性の重要な決定要因であると提案する。

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