ナノディスク中のヒトpannexin-1の構造からN末端とリン脂質の動的な動きによって調節されるゲートの開閉が明らかに

SCIENCE SIGNALING
8 Feb 2022 Vol 15, Issue 720
DOI: 10.1126/scisignal.abg6941

Maki Kuzuya¹, Hidemi Hirano², Kenichi Hayashida², Masakatsu Watanabe³, Kazumi Kobayashi⁴, Tohru Terada⁵, Md. Iqbal Mahmood⁶, Florence Tama^6,7,8, Kazutoshi Tani⁹, Yoshinori Fujiyoshi^10,11, Atsunori Oshima^1,2,12,*

1. ¹ Department of Basic Medicinal Sciences, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japan.
2. ² Cellular and Structural Physiology Institute (CeSPI), Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japan.
3. ³ Graduate School of Frontier Biosciences, Osaka University, 1-3 Yamadaoka, Suita, Osaka 565-0871, Japan.
4. ⁴ JEOL Ltd., 3-1-2 Musashino, Akishima, Tokyo 196-8558, Japan.
5. ⁵ Department of Biotechnology, Graduate School of Agricultural and Life Sciences, University of Tokyo, 1-1-1 Yayoi, Bunkyō-ku, Tokyo 113-8657, Japan.
6. ⁶ Department of Physics, Graduate School of Science, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japan.
7. ⁷ Institute of Transformative Bio-Molecules (WPI-ITbM), Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japan.
8. ⁸ RIKEN Center for Computational Science, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan.
9. ⁹ Graduate School of Medicine, Mie University, 2-174 Edobashi Tsu, Mie 514-8507, Japan.
10. ¹⁰ Advanced Research Institute, Tokyo Medical and Dental University, 1-5-45 Yushima, Bunkyō-ku, Tokyo 113-8510, Japan.
11. ¹¹ CeSPIA Inc., Otemachi, Chiyoda, Tokyo 100-0004, Japan.
12. ¹² Institute for Glyco-core Research (iGCORE), Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japan.

* Corresponding author. Email: atsu@cespi.nagoya-u.ac.jp

要約：

Pannexin（PANX）ファミリータンパク質は、プリン作動性シグナル伝達を仲介する孔径の大きなチャネルを形成する。われわれは、脂質ナノディスク中のヒトPANX1の構造をクライオ電子顕微鏡（cryo-EM）で解析し、ゲート開閉の機構と、リン脂質中のアミノ末端によるその調節を解明した。野生型のチャネルでは、アミノ末端は孔内に漏斗のような形で存在するが、阻害薬プロベネシドが存在すると、細胞質側を向いたアミノ末端とリン脂質が孔を塞ぐ。ホールセル（全細胞）パッチクランプ法と卵母細胞電圧クランプ法を用いた機能解析では、アミノ末端を欠損したPANX1は開孔せず、チャネル活性にドミノナントネガティブ効果をもつことが明らかにされ、アミノ末端ドメインがチャネルの開孔時にきわめて重要な役割を担うことが確認された。これらの知見は、ヒトPANX1のアミノ末端の動的な構造変化が、チェネル孔への脂質の出入りと関連することを示している。さらに、これらのデータはPANX1だけにとどまらず、他の孔径の大きなチャネルについても、ゲート開閉の機構について洞察を与えるものである。