Naチャネルのシャペロンによる発現調節機構とアンカー蛋白による局在化機構の解明

• Project/Area Number: 14704023
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General pharmacology
• Research Institution: University of Miyazaki (2004); 宮崎医科大学 (2002-2003)
• Principal Investigator: 柳田 俊彦 宮崎大学, 医学部, 助手 (60295227)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥29,250,000 (Direct Cost: ¥22,500,000、Indirect Cost: ¥6,750,000); Fiscal Year 2004: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2003: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000); Fiscal Year 2002: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
• Keywords: Naチャネル / 細胞膜発現調節 / 局在化 / ゲルダナマイシン / Hsp90 / Grp94 / シャペロン / IGF-1 / アンカリング

Research Abstract

電位依存性Naチャネルの細胞膜発現調節機構におけるシャペロンの役割を解明するために、発生学的に神経堤に由来する培養ウシ副腎髄質クロマフィン細胞を用いて実験を行い、以下の結果を得た。
(1)熱ショック蛋白90(HSP90)をゲルダナマイシンによって阻害すると、Naチャネル発現量は変化しないが、Naチャネルの機能は亢進する。
(2)高濃度グルコースにより細胞膜におけるNaチャネル発現量は変化しないが、Naチャネル機能は低下する。
(3)糖鎖付加をテュニカマイシンによって阻害すると、細胞膜におけるNaチャネル発現量は減少する。
(4)Naチャネルのインターナリゼーションにダイナミンが関与する。
また、Naチャネル、シャペロンに関連して、以下の3つの新たな調節機構を解明した。
i)Insulin-like growth factor-1 (IGF-1)によるNaチャネルの細胞膜発現調節機構
IGF-1の長期処置は、Glycogen synthase kinase-3βの活性抑制を介して、Naチャネルのα-サブユニットの転写を促進することにより、Naチャネルα-サブユニットの蛋白量および、Naチャネルの細胞膜発現量を増加させる。
ii)Hsp90によるIGF-1受容体の発現調節機構
小胞体におけるIGF-1受容体のモノマーからダイマーへの生合成過程には、Hsp90活性が必須である。
iii)Hsp90によるinsulin receptor substrate (IRS)-1,-2の発現調節機構
IRS-1、IRS-2の転写レベルは、Hsp90のシャペロン活性によって、IRS-1はポジティブに、IRS-2はネガティブに調節されている。

Research Products

• [Journal Article] Up-Regulation of Insulin Receptor Substrate-1 and -2 by Neuronal Nicotinic Receptor-Induced Sequential Activation of Protein Kinase C-α and Extracellular Signal-Regulated Kinase (ERK) : Enhancement of Insulin-Induced Phosphoinositide 3-Kinase and ERK Signaling Pathways in Adrenal Chromaffin Cells. (2005)
  • Author(s): Sugano, Yanagita et al.
  • Journal Title: Mol.Pharmacol. (in press)
• [Journal Article] Molecular mechanisms and drug development in aquaporin water channel diseases : aquaporins in the brain. (2004)
  • Author(s): Kobayashi, Yanagita et al.
  • Journal Title: J.Pharmacol.Sci 96(3) Pages: 264-270
  • NAID: 10014167168
• [Journal Article] Expression of adrenomedullin and proadrenomedullin N-terminal 20 peptide in PC12 cells after exposure to nerve growth factor. (2004)
  • Author(s): Kobayashi, Yanagita et al.
  • Journal Title: Neuroscience 125(4) Pages: 973-980
  • NAID: 120007122980
• [Book] Multiple intracellular regulatory mechanisms of cell surface expression of sodium channels : therapeutic implications. In : Cell biology of the chromaffin cell (Edited by Ricardo Borges and Luis Gandia) (2004)
  • Author(s): Yanagita et al.
  • Total Pages: 289
  • Publisher: Insituto Teofilo Hernando, Spain
• [Publications] Yanagita et al.: "Destabilization of Nav 1.7 sodium channel a-subunit mRNA by constitutive phosphorylation of ERK : negative regulation of steady-state level of cell surface functional sodium channels in adrenal chromaffin cells"Mol.Pharmacol.. 63. 1125-1138 (2003)
• [Publications] Yokoo, Yanagita et al.: "Differential effects of bupivacaine enantiomers, ropivacaine and lidocaine on up-regulation of cell surface voltage-dependent sodium channels in adrenal chromaffin cells."J.Pharmacol.Exp.Ther.. 304. 994-1002 (2003)
• [Publications] Wada, Yanaigita et al.: "Regulation of cell surface expression of voltage-dependent Nav 1.7 sodium channels : mRNA stability and posttranscriptional control in adrenal chromaffin cells."Front Biosci.. 9. 1954-1966 (2004)
• [Publications] Yanagita et al.: "Destabilization of Nav 1.7 sodium channel α-subunit mRNA by constitutive phosphorylation of ERK : negative regulation of steady-state level of cell surface functional sodium channels in adrenal chromaffin cells"Mol.Pharmacol.. 63(in press). (2003)
• [Publications] Shiraishi, Yanagita et al.: "Differential effects of bupivacaine enantiomers, ropivacaine and lidocaine on up-regulation of cell surface voltage-dependent sodium channels in adrenal chromaffin cells"Brain Res.. 966. 175-184 (2003)
• [Publications] Kajiwara, Yanagita et al.: "Differential effects of short and prolonged exposure to carvedilol on voltage-dependent Na^+ channels in cultured bovine adrenal medullary cells"J.Pharmacol.Exp.Ther.. 302. 212-218 (2002)
• [Publications] Saitoh, Yanagita et al.: "Down-regulation of cell surface insulin receptor and insulin receptor substrate-1 phosphorylation by inhibitor of 90-kDa heat-shock protein family : endoplasmic reticulum retention of monomeric insulin receptor precursor with calnexin in adrenal chromaffin cells"Mol.Pharmacol.. 62. 847-855 (2002)
• [Publications] Yanagita et al.: "Serum deprivation-induced upregulation of voltage-dependent sodium channels in adrenal chromaffin cells : selective involvement of extracellular signal-regulated kinase pathway"Ann.N Y Acad.Sci. 971. 153-155 (2002)
• [Publications] Kobayashi, Yanagita et al.: "Regulation of voltage-dependent sodium channel expression in adrenal chromaffin cells : involvement of multiple calcium signaling pathways"Ann.N Y Acad.Sci. 971. 127-134 (2002)