Structural Biology of Neural Systems

2010 Seibutsu Butsuri  
1. 記憶や学習の機構が分子レベルでわかりつつある が,特に構造生物学的研究の進展は目覚しい.たとえ ば,生理学の 1 つの大問題であった大きい K + イオン が小さい Na + イオンよりも速く K + チャネルを透過で きる機構が解明され,速い水透過と高い選択性を有す る水チャネルの構造が解析され,ニコチン性アセチル コリン受容体の構造も解明され,興奮性シナプスにお ける主役であるグルタミン酸受容体の 1 つの構造が解 析され,電気シナプスの主役であるコネキシンの 1 つ が解析されるなど,構造生物学的に大きな展開がみら れた.しかし,まだ解明されなければならない問題も 多く残されている.それゆえ,これまでに明らかに なった代表的構造研究を概説すると共に,明らかにす べき課題にも触れることとする.なお,この解説で は,神経細胞や脳の働きを構造生物学的視点で理解す ることに限って概説することとする.シナプス可塑性 や神経伝達物質放出などの機構は非常に重要でここに 含むべきであるが,優れた reviews があることと紙面 の都合から,シナプス後肥厚に存在する足場タンパク
more » ... 機能 1) ,および,シナプス前膜へのシナプ ティックベシクルの融合の機構 2) などについて,ここ では省略する. 2. ,276-281(2010) A brief account of structure and function including remaining research subjects of ion channels, which are the key molecules for understanding brain and neural functions, are given in this review. In specific terms, structure and function of five types of channels are summarized. The mechanism of selective ion permeation of larger K + ion faster than smaller Na + ion through K + channel, which had been long puzzling question in electrophysiology, was revealed but it is still unclear that other ion selectivity could be explained by same mechanism. Structure of acetylcholine receptor in a condition similar with native membrane was analyzed but detailed gating mechanism is expected to be analyzed by Freeze-trapping method. Historically important structure analysis of glutamate receptor was achieved and the analysis revealed importance of asymmetric structure of the homo-tetramer. A plug model, which might be crucially important for gating mechanism of gap junction channel, was proposed based on structure analysis of connexin. Structure of water channel expressed in brain was analyzed but its functional studies are expected. Ion channel / Acetylcholine receptor / Glutamate receptor / Gap junction channel / Water channel / Gating
doi:10.2142/biophys.50.276 fatcat:xf3d2hl2vvacbpie3pl62d3dr4