機械受容チャネルの構造と機能:細胞体積調節における役割

• Project/Area Number: 09257220
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 曽我部 正博 名古屋大学, 医学部, 教授 (10093428)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小畑 秀一 名古屋大学, 医学部, 助手 (10204273) ; 谷村 禎一 九州大学, 理学部, 助教授 (20142010)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 1997: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 機械受容チャネル / A6細胞 / 細胞内Ca^<2+> / 全細胞電流 / RVD / 低浸透圧刺激

Research Abstract

本研究の大目標は、機械受容チャネルの分子実体を求めることと、細胞機能における生理的役割を明らかにすることにある。本年度は主として後者の研究を進めた。具体的には低浸透圧刺激に対する腎上皮由来のA6細胞の体積調節機構(Regulatory Volume Decrease,RVD)におけ機械受容チャネルの関わりと、その下流のシグナリング機構について検討した。方法としてはレーザ共焦点顕微鏡とパッチクランプを組み合わせて用い、低浸透圧刺激中の細胞体積と細胞内Ca^<2+>、および全細胞電流の関係を分析して以下の結果を得た。1)低張液刺激に対して、細胞体積の急激な膨脹と引き続く減少(RVD)が見られると同時に、2)機械受容チャネルの活性化による、細胞内Ca^<2+>の急速で一過的な上昇と引き続くプラトー相がみられた。さらにやや遅れて、3)全細胞電流の上昇と引き続く減少が見られた。4)この電流は外向きのK電流とCl電流から成り、Na電流の寄与はほとんど無視できた。5)このK電流とCl電流は互いに依存関係にあり、一方を抑制すると、他方も抑制された。また細胞内Ca^<2+>の上昇を抑制すると、これらの電流は抑制された。7)これらの電流を抑制すると、RVDは完全に抑制されたが、細胞内Ca^<2+>の上昇は抑制されなかった。以上の結果をまとめると、A6細胞におけるRVDのシグナリングカスケードでは、<低浸透圧刺激→細胞膨脹→機械受容チャネルの活性化→細胞内Ca^<2+>の上昇→KチャネルとClチャネルの活性化→KClの外向き流の増加→細胞内水の外向き流増加→RVD>であることが示唆された。この結果によって機械受容チャネルが細胞の体積調節において、細胞内Ca^<2+>動員を介して明瞭な生理的役割を持つことが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Naruse,K., Yamada,T.Sokabe,M.: "Involvement of SA channels in orienting response of cltured endothelial cells to cyclic stretch." Am,J.Physiol.(in press).
• [Publications] Qi Z., Sokabe,M.: "Dynamic properties of individual water molecules in a hydrophobic pore lined with acyl chains : a molecular dynamics study." Biophys Chem. (in press).
• [Publications] Yu,W., Sokabe,M.: "Hypotonically induced whole cell currents in A6 cells : relationship with cell volume and cytoplasmic Ca^<2+>." Jpn J Physiol. 47(6). (1997)
• [Publications] Suzuki,M., Naruse,K., Asano,Y., Okamoto,T., Nishikimi,N., Sakurai,Y., Nimura,Y., Sokabe,M.: "Up-regulation of integrin β3 expression by cyclic stretch in human umbilical endothelial cells." Biochem.Biophys.Res.Com.239. 372-376 (1997)
• [Publications] Sokabe,M., Nunogaki,K. & Naruse,K.: "Stretch activated ion channels : Single channel vs.whole cell responses" Progr Cell Res.6. 139-149 (1997)
• [Publications] Sokabe,M., Naruse,K., Sai,S., Yamada,T., Kawakami,K., Inoue,M., Murase,K., Miyazu,M.: "Mechanotransduction and intracellular signaling mechanisms of stretch-induced remodering in endothelial cells." Heart and Vessels,Suppl.12. 191-193 (1997)
• [Publications] Sokabe,M., Auerbach,A., Sigworth,F. (Eds): ""Towards Molecular Biophysics of Ion Channels"" Elsevier Sci BV,Amsterdam,Netherland, 307 (1997)
• [Publications] 曽我部正博(編著): "「イオンチャネル」" 共立出版、東京、, 224 (1997)