構造生物学：膜の張力がかかっているメカノセンシティブイオンチャネルMscSの可視化

メカノセンシティブ（機械感受性）チャネルは、細胞膜中にあって機械力を感知し、生物のさまざまな感知過程の基盤となっている。しかし、機械感受性チャネルがどのようにして機械力を感知するのか、その詳細はまだ研究途上である。細菌の小コンダクタンスメカノセンシティブチャネルMscSは、最も詳しく研究されているメカノセンシティブチャネルの1つだが、その開状態および閉状態の構造が知られているにもかかわらず、開閉が膜の張力によって調節される仕組みはいまだ解明されていない。今回我々はクライオ電子顕微鏡を使って、張力がかかっている膜を模倣した状態などのさまざまな膜環境の下でMscSの構造を決定した。本論文では、透過能の低い状態と脱感作した状態のMscSの構造を示し、開状態では脂質二重層中のMscSのコンホメーションが動的に変化することを明らかにする。MscSに結合しているいくつかの脂質は、メカノセンセーション（機械力の感知）にそれぞれ異なった役割を担っていることが分かった。小孔に結合した脂質は閉じた状態でのイオン透過を防いでいる。ゲートキーパーとして働く脂質は閉じたコンホメーションを安定化しており、膜の張力によって解離すると、チャネルが開くようになる。サブユニット間の溶媒に接するポケット中の脂質は張力が持続すると引き抜かれ、これによってチャネルは低透過能状態へ、次いで脱感作状態へと移行する。我々の結果はMscSによるメカノセンセーションの機構的基盤を明らかにしており、「脂質からの力」モデルを拡張するものである。

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