Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

赤外分光 / 分子認識 / レーザー分光 / 受容体 / ペプチド / アドレナリン受容体 / カテコールアミン神経伝達物質 / 質量分析 / 冷却イオントラップ

１）アゴニスト等に対する受容体ポケットの分子認識検証
イソプレナリンのみならずβ2-アドレナリン受容体に認識されて動作させる分子（アゴニスト）が受容体ポケットであるSIVSFにどのように結合するのかを明らかにするために，アドレナリンが有するOH基を１個ずつ除いたシネフリン，フェニレフリン分子（アゴニスト）とSIVSFペプチド複合体をエレクトロスプレーで生成し，冷却イオントラップ内で紫外・赤外スペクトルを測定した。
２）種々のアドレナリン受容体に対するボトムアップアプローチの適用
アドレナリン受容体はβ2-受容体に加えてα1-, α2-, β1-などの受容体がある。これらの受容体でも，分子認識を司るポケットに対応する部分ペプチドが、受容体本体と同様の分子認識を示すのか否か検証した。アドレナリンをリガンドとして固定し，β1-受容体のポケットSVVSFやα2B-受容体のポケットSIGSFなどのペプチドを合成し，これらがアドレナリンに対してどのように結合するのかをボトムアップアプローチにより調べ，結合様式がどのように変化するかを明らかにした。
３）非天然受容体ポケットの分子認識能の検証２）で測定対象とするペプチドにSIXSF(X=A)のような非天然配列も加えてアドレナリンに対する結合様式の変化をボトムアップアプローチで明らかにした。

イオンチャネル / ペプチド / 質量分析 / レーザー分光法 / 赤外分光法 / 冷却イオン分光法 / レーザー分光 / 赤外分光 / 赤外分光方 / イオンチャンネル

イオンチャネルのイオン選択性に対する水和効果を分子レベルで解明するために，イオン選択部位である選択フィルターの部分ペプチドの種々の金属イオン錯体の水和クラスターを真空中に生成し，極低温下で赤外スペクトルを測定することで，それらの構造が水和によってどの様に変化するかを調べた。これまで，単純にイオンが選択フィルターに結合するのと水和されているのでどちらが安定かという視点でイオン選択性と水和の関係が述べられてきたが，本研究の結果，水和がイオン選択にもっと直接的に関わっているいくつかの例が明らかになった。

本研究では，水和効果がイオンチャネルのイオン選択性に直接的かつ本質的な役割を果たしている可能性があることが示された。金属イオンの高い電荷密度は生体にとってタンパク質の高次構造を破壊する有害なものであり，水和は遮蔽効果により電荷を中和するのに役立っている。イオン選択過程においても，水和のその様な役割は不可欠であるが，それをうまく調整して利用することでイオン選択が達成できているらしい。本研究の結果は，イオンチャネルに関わる基礎的な生物学・化学だけでなく，超分子や創薬などの人工分子の設計にも資する知的基盤を提供するものと期待される。

【研究分担者】
石内俊一	東京工業大学	理学院	教授	(Kakenデータベース)
平田圭祐	東京工業大学	理学院	助教	(Kakenデータベース)