ABC蛋白によるイオンチャネルの制御機構

• Project/Area Number: 10217201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 稲垣 暢也 秋田大学, 医学部, 教授 (30241954)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 勝也 秋田大学, 医学部, 助手 (40241666) ; 古川 哲史 秋田大学, 医学部, 助教授 (80251552) ; 堀本 直幹 秋田大学, 医学部, 講師 (40243927)
• Project Period (FY): 1998 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥64,100,000 (Direct Cost: ¥64,100,000); Fiscal Year 2002: ¥15,800,000 (Direct Cost: ¥15,800,000); Fiscal Year 2001: ¥16,200,000 (Direct Cost: ¥16,200,000); Fiscal Year 2000: ¥10,700,000 (Direct Cost: ¥10,700,000); Fiscal Year 1999: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥10,400,000); Fiscal Year 1998: ¥11,000,000 (Direct Cost: ¥11,000,000)
• Keywords: ABC蛋白 / イオンチャネル / ATP感受性K^+チャネル / スルホニル尿素受容体 / ABCA2 / オリゴデンドロサイト / ABCA3 / サーファクタント / CFTR / 外向き整流性Cl^-チャネル / ノックアウトマウス / Cl^-チャネル / PDZドメイン / ABC2 / ABC蛋白質

Research Abstract

ATP感受性K^+(K_<ATP>)チャネルはABC蛋白であるスルホニル尿素受容体(SUR)と内向き整流性K^+チャネルの複合体である。申請者らはこれまでに膵β細胞型K_<ATP>チャネルのKir6.2サブユニットのノックアウト(KO)マウスを用いて、黒質網様部のK_<ATP>チャネルが代謝ストレス時の全身けいれん発症の抑制に重要であることを明らかにしてきた。平成14年度には、1)麻酔下のKir6.2 KOマウスから、低酸素負荷時の呼吸活動と横隔神経活動を同時記録することにより、野生型(WT)マウスは正常呼吸型からあえぎ呼吸(gasping)型へと極めて短時間で移行するのに対して、KOマウスではgaspingではなく正常呼吸型のリズムを変化させて対応する傾向を見いだした。従って、膵β細胞型K_<ATP>チャネルはgasping形成に重要な働きを果たしている可能性が強い。
2)血管平滑筋型K_<ATP>チャネルのKir6.1サブユニットのKOマウスを千葉大学の清野進教授より供与を受け、使用可能になった。今後、脳局所における神経活動に伴う血流変化におけるK_<ATP>チャネルの役割についても検討を加える予定である。
3)申請者らが単離したABCA2のオリゴデンドロサイトにおける発現が、ラット脳の発達段階において、ミエリン形成とよく一致することを明らかにした。従って、ABCA2はミエリンの主構成成分である脂質の膜輸送に関連している可能性が強い。
4)ABCA2遺伝子のホモKOマウスを樹立した。
5)肺胞II型細胞に発現するABCA3の蛋白発現が、サーファクタントの合成と同様に、ラットの出生直前に急激に増大すること、グルココルチコイドにより発現が誘導されることを明らかにした。この結果は、ABCA3がサーファクタントの主たる構成成分である脂質の輸送に関していることを強く示唆している。

Research Products

• [Publications] Ogura, T., Furukawa, T., Toyozaki, T., Yamada, K., Zheng, Y.-J., Katayama, Y, Nakaya, H., Inagaki, N.: "ClC-3B, a novel ClC-3 splicing variant that interacts with EBP50 and facilitates functional expression of ORCC"FASEB J.. 16. 863-865 (2002)
• [Publications] Zhou, C.-J., Inagaki, N., Pleasure, S.J., Zhao, L.-X., Kikuyama, S., Shioda, S.: "ATP-binding cassette transporter ABCA2 (ABC2) expression in the developing spinal cord and PNS during myelination"J.Comp.Neurol.. 451. 334-345 (2002)
• [Publications] Zheng, Y.-J., Furukawa, T., Ogura, T., Tajimi K., Inagaki, N.: "M-phase specific expression and phosphorylation-dependent ubiquitination of the ClC-2 channel"J.Biol.Chem.. 277. 32268-32273 (2002)
• [Publications] Yamada, K.Inagaki, N.: "ATP-sensitive potassium channels in the brain : a sensor of hypoxic conditions"News Physiol.Sci.. 17. 127-130 (2002)
• [Publications] Tanaka, Y., Yamada, K., Zhou, C.-J., Ban, N, Shioda, S., Inagaki, N.: "Temporal and spatial profiles of ABCA2-expressing oligodendrocytes in the developing rat brain"J.Comp.Neurol. 455. 353-367 (2003)
• [Publications] Zheng, Y.-J., Furukawa, T., Tajimi K., Inagaki, N.: "Cl^-channel blockers inhibit transition of quiescent (G_0) fibroblasts into the cell cycle"J. Cell Physiol.. 194. 376-383 (2003)
• [Publications] Ogura, T., et al.: "ClC-3B, a novel ClC-3 splicing variant that interacts with EBP5O and facilitates functional expression of ORCC"The FASEB Journal. (in press). (2002)
• [Publications] Furukawa, T., et al.: "Phosphorylation and functional regulation of ClC-2 chloride channels expressed in Xenopus oocytes by M cyclin-dependent protein kinase"Journal of Physiology. (in press). (2002)
• [Publications] Yamada, K., et al.: "A role for neuronal K_<ATP> channels in metabolic control of the seizure gate"Trends in Pharmacologycal Sciences. 22. 601-602 (2001)
• [Publications] Yamano, G., et al.: "ABCA3 is a lamellar body membrane protein in human lung alveolar type II cells"FEBS Letter. 508. 221-225 (2001)
• [Publications] Furukawa, T., et al.: "Specific interaction of the potassium channel β-subunit minK with the sarcomeric protein T-cap suggests a T-tubule-myofibril linking system"Journal of Molecular Biology. 313. 775-784 (2001)
• [Publications] Yamada, K., et al.: "Protective role of ATP-sensitive potassium channels in hypoxia-induced generalized seizure"Science. 292. 1543-1546 (2001)
• [Publications] 稲垣暢也, 他: "ABCタンパク質 -生体制御のABC-遺伝子から疾患まで"診断と治療社. 82 (2002)
• [Publications] Yamada,K.,Nakata,M.,Hoirimoto,N.,Saito M,Matsuoka H, and Inagaki,N.: "Measurement of glucose uptake and intracellular calcium concentration in single, living paucreatic β-cells."J.Biol.Chem.. 275. 22278-22283 (2000)
• [Publications] Zhao,L.-X.,Zhou,C.-J.,Tanaka,A,Nakata,M.,Hirabayashi,T., et.al.: "Cloning, characterization and tissue distribution of the rat ATP-binding cassette (ABC) transporter ABC2/ABCA2."Biochem.J.. 350. 865-872 (2000)
• [Publications] Zhou,C.-J.,Zhao,L.-X.,Inagaki,N.Guan,J.-L.,Hirabayashi,T., et. al.: "ATP-binding cassette transporter ABC2/ABCA2 in the rat brain : a novel mammalian lysosome-associated membrane protein and a specific marker ....."J.Neurosci.. 21. 849-857 (2000)
• [Publications] Fujita,H.,Matsuura,T.,Yamada,K.,Inagaki,N.,and Kanno,I.: "A sealed cranial window system for simultaneous recording of electrical, blood flow, and optical signals in rat barrel cortex."J.Neurosci.Meth.. (in press). (2001)
• [Publications] 稲垣暢也: "膵β細胞イオンチャネルの分子生物学."Diabetes Frontier. 11. 105-111 (2000)
• [Publications] 稲垣暢也: "ABCトランスポーターと糖代謝."バイオサイエンスとインダストリー. 58. 248-251 (2000)
• [Publications] 稲垣暢也: "スルホニル尿素作用の分子機構."内分泌・糖尿病科. 11. 508-515 (2000)
• [Publications] 稲垣暢也: "インスリン分泌不全の分子機構."糖尿病. (印刷中). (2001)
• [Publications] 山田勝也,中田正範,稲垣暢也: "単一膵島細胞細胞におけるグルコース取り込みと細胞内カルシウムの観察."金原出版、東京、(印刷中). (2001)
• [Publications] Suzuki,M.,Fujikura,K.,Kotake,K.,Inagaki,N.,et al.,: "Immuno-localization of sulfonylurea receptor 1 in rat pancreas."Diabetologia. 42. 1204-1211 (1999)
• [Publications] Sunaga,Y.,Inagaki,N.,et al.,: "Troglitazone but not pioglitazone affects ATP-sensitive K^+ channel activity."Eur.J.Pharmacol.. 381. 71-76 (1999)
• [Publications] Yamada,K.,Nakata,M.,Horimoto,N.,Saito,M.,Matuoka,H.and Inagaki,N.: "Measurement of glucose uptake and intracellular calcium concentraion in single,living pancreatic β-cells."J.Biol.Chem.,. (in press). (2000)
• [Publications] 稲垣暢也: "ATP感受性K^+チャネル"医学のあゆみ. 188. 309-313 (1999)
• [Publications] 稲垣暢也: "受容体型ABCタンパク質SUR"最新医学. 54. 30-37 (1999)
• [Publications] 稲垣暢也: "膵β細胞イオンチャネルの分子生物学"Diabetes Frontier. 11. 105-111 (2000)
• [Publications] Miki,T.,Inagaki,N.,et al.,: "Potassiun ion channels. Structure and function of ATP-sensitive potassium channels"Academic Press. 492 (1999)
• [Publications] Sanchez,J.A.,Gonoi,T.,Inagaki,N.,Katada,T.,and Seino,S.: "Modulation of reconstituted ATP-sensitive K^+ channels by GTP-binding proteins." J.Physiol.507. 315-324 (1998)
• [Publications] Inagaki,N.,and Seino,S.: "ATP-sensitive potassium channels: structure, functions, and pathophysiology." Jpn.J.Physiol.48. 397-412 (1998)
• [Publications] 中田正範、稲垣暢也: "インスリン分泌の分子メカニズム." Mebio. 15. 24-29 (1998)
• [Publications] 稲垣暢也: "K_<ATP>チャネルの分子構造と機能." 腎と透析. 45. 651-656 (1998)
• [Publications] 稲垣暢也: "糖尿病とK_<ATP>チャネル." 診断と治療. 86. 2085-2090 (1998)
• [Publications] 稲垣暢也: "ATP感受性K^+チャネル." 医学のあゆみ. 188. 309-313 (1999)
• [Publications] 稲垣暢也: "受容体型ABCタンパク質SUR." 最新医学. 54. 374-381 (1999)