代謝型受容体活性化機構の一分子FRETによる可視化

• Project/Area Number: 17689010
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General physiology
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 立山 充博 生理学研究所, 分子生理研究系, 准教授 (30276472)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000); Fiscal Year 2006: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2005: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
• Keywords: FRET / 代謝型グルタミン酸受容体 / G蛋白質共役型受容体 / 一分子蛍光 / マルチシグナリング / 細胞内Ca^<2+>濃度 / 細胞内cAMP濃度 / 一分子FRET

Research Abstract

代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)のサブタイプのひとつであるmGluR1は、記憶や学習に関係する「神経回路の可塑性」に重要な役割を果たしていることが知られている。mGluR1はG蛋白質共役型の受容体であるが、複数のG蛋白質(Gs、Gq、Gi)と機能的に共役し、さらに、小脳において非選択性陽イオン電流を発現させるなど、多様な機能を示す受容体である。この多様な機能は、受容体のリン酸化などにより影響をけることが知られていたが、新たに、活性化構造の差異によっても制御を受けることを見出し報告した。
さらに、今年度は、mGluR1が細胞内C末端領域において細胞骨格蛋白質の一つ4.1Gとの相互作用することで、Gs蛋白質の活性化機能を抑制されることを見出した。一方、4.1Gとの相互作用は、Gq経路の活性化には影響を与えなかったことから、mGluR1のマルチシグナル伝達におけるスイッチング機能を担う可能性が示唆された。この研究については、Mol.Cell.Neurobiol.誌にて報告している。mGluR1には、野生型(mGluR1α)に対してC末端領域の短いスプライスバリアント(mGluR1β)が存在するが、このバリアントでは、Gq経路の活性化のみが見られ、他のG蛋白を介する経路の活性化については、抑制されていた。このことから、長いC末端領域そのものもmGluR1のマルチシグナル伝達に対するスイッチとして働いていることを見出した。この点については、C末端領域にある陽電荷アミノ酸残基クラスターが深く関与していることを明らかにし、現在、そのメカニズムを検討している。
また、リガンド結合による受容体の構造変化を捉えるべく、単分子FRET系を立ち上げているが、ドナーとなる緑色、あるいは黄色蛍光蛋白質(GFP、YFP)を導入したmGluR1の単分子蛍光を測定することに成功した。現在、FRETを単分子レベルで捉えるため蛍光色素・蛍光蛋白質の組み合わせおよびその導入法などの詳細について、つめているところである。

Research Products

• [Journal Article] Coupling profile of the metabotropic glutamate receptor 1α is regulated by the C-terminal domain. (2007)
  • Author(s): Tateyama, M., Kubo, Y
  • Journal Title: Mol. Cell. Neurosci. 34 Pages: 445-442
• [Journal Article] Sustained β-adrenergic stimulation increased L-type Ca^<2+> channel expression in cultured quiescent ventricular myocytes. (2006)
  • Author(s): Tateyama-Akuzawa, M., Tateyama, M., Ochi, R.
  • Journal Title: J. Physiol. Sci. 56 Pages: 165-172
  • NAID: 10019283392
• [Journal Article] A carboxy terminal hydrophobic interface is critical to sodium channel function : relevance to inherited disorders. (2006)
  • Author(s): Glaaser IW, Bankston JR, Liu H, Tateyama M, Kass RS
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 24015-24023
• [Journal Article] Dual signaling is differentially activated by different active states of the metabotropic glutamate receptor 1α (2006)
  • Author(s): Tateyama, M., Kubo, Y.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103・4 Pages: 1124-1128